Estudio de prospectiva tecnológica sobre la aplicación de la nanotecnología … · 2015-05-08 · Estudio de prospectiva tecnológica sobre la aplicación de la nanotecnología

Ref. 03/2014/5240

Estudio de prospectiva tecnológica

sobre la aplicación de la nanotecnología en el sector de la refrigeración

y la climatización (RECLINA)

2 Estudio de prospectiva tecnológica sobre la aplicación de la nanotecnología en el sector de la refrigeración y la climatización (RECLINA)

Edita:

Agencia de Innovación y Desarrollo de Andalucía IDEA

Consejería de Economía, Innovación y Ciencia

JUNTA DE ANDALUCÍA

Autores:

Rafael Rodríguez Acuña (IAT)

Rafael Serrano Bello (IAT)

Colabora:

Asociación de Fabricantes Andaluces de Refrigeración (AFAR)

Estudio de prospectiva tecnológica sobre la aplicación de la nanotecnología en el sector de la refrigeración y la climatización (RECLINA) 3

ANTECEDENTES ....................................................................................................... 5

OBJETO .................................................................................................................... 5

METODOLOGÍA ........................................................................................................ 5

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 7

¿Qué entendemos por “nano”? ...................................................................... 7

Tres enfoques para la nanotecnología ........................................................... 8

Enfoques top-down .............................................................................................. 8

Enfoques bottom-up ............................................................................................ 9

Enfoques híbridos .............................................................................................. 10

SELECCIÓN DE ÁREAS TECNOLÓGICAS DE INTERÉS PARA EL SECTOR ........................ 11

ANÁLISIS DE CUESTIONARIOS ................................................................................. 12

ESTADO DEL ARTE DE LA NANOTECNOLOGÍA APLICADA A LAS ÁREAS TECNOLÓGICAS DE INTERÉS ............................................................................................................. 16

Aislantes ..................................................................................................... 17

Patentes ............................................................................................................. 21

DAFO de aplicación de nanotecnología en aislantes ......................................... 24

Antiescarcha ............................................................................................... 25

Patentes ............................................................................................................. 29

DAFO de aplicación de nanotecnología en recubrimientos antiescarcha ......... 31

Modificación de mecanismos de transferencia de calor ................................ 33

Patentes ............................................................................................................. 37

DAFO de aplicación de nanotecnología en modificación de mecanismos de

transferencia de calor ........................................................................................ 43

Filtros .......................................................................................................... 45

Patentes ............................................................................................................. 47

DAFO de aplicación de nanotecnología en filtros de NOx ................................. 48

Nuevos ciclos ............................................................................................... 49

DAFO de aplicación de nanotecnología en nuevos ciclos ................................. 50

Nanocomposites .......................................................................................... 52

Aurorreparación en fugas de gases ................................................................... 55

Patentes ............................................................................................................. 58

Patentes (nanocomposites autorreparantes) .................................................... 60

DAFO de aplicación de nanotecnología en nanocomposites ............................ 61

Recubrimientos (distintos de antiescarcha) .................................................. 62

Patentes ............................................................................................................. 66

DAFO de aplicación de nanotecnología en recubrimientos .............................. 68

Refractarios ................................................................................................. 69

Índice


Patentes ............................................................................................................. 73

DAFO de aplicación de nanotecnología en refractarios .................................... 75

Refrigerantes .............................................................................................. 77

Aplicaciones de los nanofluidos en los refrigerantes para automoción ............ 80

Aplicaciones de los nanopartículas en los refrigerantes R134a ........................ 81

Aplicaciones de los nanopartículas en los refrigerantes R404a ........................ 83

Patentes ............................................................................................................. 83

DAFO de aplicación de nanotecnología en refrigerantes .................................. 85

Sensores de gases ........................................................................................ 87

Uso de nanomateriales en sensores de gases de NOx ....................................... 92

Uso de nanomateriales en sensores de gases refrigerantes fluorados (R134a y

R404a) ................................................................................................................ 94

Patentes ............................................................................................................. 95

DAFO de aplicación de nanotecnología en sensores para gases ....................... 98

PREDICCIÓN DE ESCENARIOS FUTUROS................................................................. 100

Factores con influencia en el diseño de escenarios en la aplicación de nanotecnología en el sector ....................................................................... 100

Factores político/legales .................................................................................. 100

Factores socioculturales .................................................................................. 101

Factores tecnológicos ...................................................................................... 102

Factores económico/comerciales .................................................................... 102

Escenarios futuros ..................................................................................... 103

PROVEEDORES DE NANOTECNOLOGÍA PARA EL SECTOR ....................................... 109

UN DESARROLLO SOSTENIBLE DE LA NANOTECNOLOGÍA PARA EL SECTOR ............ 112

CONCLUSIONES .................................................................................................... 114

Áreas tecnológicas de interés .................................................................... 114

Áreas con más potencial de desarrollo ....................................................... 114

Obstáculos a la aplicación de la nanotecnología en el sector ...................... 115

Actuaciones recomendadas ....................................................................... 115

Sistema de Vigilancia Tecnológica. .................................................................. 115

Proyectos de I+D .............................................................................................. 115

Cooperación ..................................................................................................... 116

Protección de los resultados de la investigación ............................................. 116

Anexo I: Resultados del cuestionario .......................................................... 117

Anexo II: Proveedores de nanotecnología .................................................. 125

EMPRESAS ........................................................................................................ 125

CENTROS DE INVESTIGACIÓN .......................................................................... 141

CENTROS TECNOLÓGICOS ............................................................................... 148

GRUPOS DE UNIVERSIDADES ........................................................................... 157

Anexo III: Bibliografía ................................................................................ 162


ANTECEDENTES

Uno de los objetivos del “Plan Estratégico del sector de la refrigeración y la climatización de

Andalucía” es el incremento de la competitividad del clúster mediante actuaciones dirigidas a

fomentar la actividad de innovación en el sector.

El Comité de Seguimiento del Plan, a través de AFAR (Asociación de Fabricantes Andaluces

de Refrigeración), pone en conocimiento de la Agencia de Innovación y Desarrollo de

Andalucía (IDEA) la necesidad de la realización de estudios de prospectiva tecnológica en el

ámbito de los materiales nanotecnológicos y su aplicación para la mejora del rendimiento,

coste, mantenimiento, etc. de los equipos de refrigeración y climatización.

En este sentido el presente proyecto está alineado con las actuaciones promovidas por la

Agencia Idea recogidas en el Tema prioritario 09 “Estudios y diagnósticos de la situación de la

investigación y de las posibilidades de Nuevas Tecnologías en el territorio”.

Es por ello que la Agencia IDEA encarga a IAT un Estudio de prospectiva tecnológica sobre la

aplicación de la nanotecnología en el sector de la refrigeración y la climatización.

Este estudio ha sido financiado por la Subvención Global Innovación-Tecnología-Empresa

de Andalucía 2007-2013, cofinanciada por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional e

Incorporada en el Programa Operativo FEDER Andalucía 2007-2013.

OBJETO

Este informe recoge los resultados del Estudio que ha tenido como objeto el conocer las

necesidades del sector de la refrigeración y la climatización de Andalucía en el uso de

materiales nanotecnológicos y otros materiales desarrollados recientemente con aplicabilidad

en la producción de equipamiento de refrigeración y climatización, así como ofrecer una

orientación estratégica al respecto del uso de estos materiales, con el fin de contribuir a la

necesaria mejora en el rendimiento, durabilidad, mantenimiento, eficiencia energética y costes

de los productos propios de dicho sector.

METODOLOGÍA

El estudio se ha llevado a cabo según la metodología acordada en la oferta previa y que ha

seguido el siguiente esquema:


Para las mesas de trabajo se constituyó un panel de expertos formado por 9 responsables

del Área de I+D y directores técnicos de empresas generadoras de conocimiento en el sector. A

lo largo de dos sesiones técnicas se validó el cuestionario a enviar a las empresas,

debatiéndose principalmente las Áreas tecnológicas de interés para el sector a incluir en el

formulario. De igual manera se analizaron los principales puntos de los resultados extraídos de

dichos cuestionarios (Anexo I), aportando matices y nueva información a lo reflejado en estos.

Tras un exhaustivo análisis de las BBDD científicas, técnicas y de patentes se realizó un

estudio del estado del arte de cada Área de interés en el campo de la nanotecnología aplicado

a cada sector, analizando la información a nivel geográfico (del ámbito globa al nivel andaluz,

cuando existía en cada área), y se elaboraron DAFOs de cada una de las Áreas. Estos DAFOs,

junto con el grado de maduración estimado en base al número de patentes y publicaciones

encontrados en cada Área y ámbito geográfico permitió establecer un grado de madurez

actual para la aplicación de la nanotecnología en cada área, y el planteamiento de escenarios

futuros (optimista, pesimista y más probable).

Todo ello conduce finalmente a las conclusiones y recomendaciones que pueden

encontrarse al final de este estudio, donde se hace un especial énfasis en un enfoque

sostenible de la aplicación de la nanotecnología al sector.


INTRODUCCIÓN

¿Qué entendemos por “nano”? En el marco regulatorio de la Unión Europea, “por «nanomaterial» se entiende un material

natural, secundario o fabricado que contenga partículas, sueltas o formando un agregado o

aglomerado y en el que el 50 % o más de las partículas en la granulometría numérica presente

una o más dimensiones externas en el intervalo de tamaños comprendido entre 1 nm y 100

nm. No obstante (…), los fullerenos, los copos de grafeno y los nanotubos de carbono de pared

simple con una o más dimensiones externas inferiores a 1 nm deben considerarse

nanomateriales.” (Europea, 2011).

Ilustración 1: Distintas estructuras de materiales con base en carbono (Menéndez Díaz, 2012).

De igual manera, en la norma UNE-CEN ISO/TS 27687:2010. Nanotecnologías. Terminología

y definiciones para nano-objetos. Nanopartícula, nanofibra y nanoplaca, se acota:

“Nanoescala: intervalo de dimensiones desde aproximadamente 1 a 100nm”.

A esta escala aparecen fenómenos que no aparecen en la macroescala. La aparición de

instrumentos como el microscopio electrónico permiten un control sobre la estructura atómica

como no se tenía hasta ahora, pudiendo obtener propiedades nuevas y diseñadas ad hoc.


Tres enfoques para la nanotecnología

Dependiendo de cuál es la filosofía de fabricación subyacente a una nanotecnología, éstas

pueden clasificarse en:

top-down;

bottom-up;

híbridas.

Enfoques top-down

Esta aproximación consiste en reducir los métodos (las “filosofías”) de fabricación

conocidos. Este tipo de nanotecnología es la más desarrollada hasta el momento, siendo su

aplicación más importante el campo de la electrónica.

Ilustración 2: Ejemplo de enfoque top-down en nanotecnología.


Ilustración 3: Ejemplo de enfoque top-down.

Enfoques bottom-up

También conocido como autoensamblado. Consiste en crear y hacer crecer estructuras, de

menor a mayor, de lo particular a lo general, añadiendo de manera controlada átomos o

moléculas para crear nanoestructuras con las propiedades deseadas. Es aquí donde reside el

mayor potencial de la nanotecnología.

Ilustración 4: Ejemplo de enfoque bottom-up. Obtención de nanotubos de carbono por deposición a

partir de "semillas".


Enfoques híbridos

Como su propio nombre indica, mezcla las dos filosofías anteriores, normalmente haciendo

uso de patrones de crecimiento.

Ilustración 5: Ejemplo de enfoque híbrido en nanotecnología.


SELECCIÓN DE ÁREAS TECNOLÓGICAS DE INTERÉS PARA EL SECTOR

Desde el los inicios de la nanotecnología, sólo unas décadas atrás, hasta nuestros días, han

sido muy numerosas las aportaciones científicas en la práctica totalidad de las ramas de la

industria. A través de la elaboración y difusión de un cuestionario sobre necesidades

tecnológicas entre empresas del sector, y con la ayuda específica de un panel de expertos

conformado con la colaboración de AFAR, se acotaron los retos tecnológicos más relevantes a

los que se enfrenta el sector de la climatización y la refrigeración en Andalucía.

En el cuestionario se establecieron las siguientes Áreas tecnológicas de partida, validadas

por los expertos en la primera sesión técnica, para orientar a las empresas en la expresión de

sus necesidades de innovación tecnológica:

Nuevos materiales aislantes

Nuevos materiales refractarios

Nuevos materiales conductores

Nuevos refrigerantes

Nuevos recubrimientos

Nuevos filtros

Nuevos ciclos

Sensorización

Sustitución de materiales metálicos

Los resultados completos de este cuestionario enviado a empresas del sector pueden

consultarse en el Anexo I.


ANÁLISIS DE CUESTIONARIOS

Los cuestionarios fueron enviados a las empresas del sector que no se limitan a ensamblar

o instalar equipos desarrollados por otros fabricantes, sino que son también generadoras de

conocimiento. De las 12 empresas indicadas a tal efecto por AFAR, se obtuvo respuesta de 7 de

ellas. El cuestionario se rellenó de manera anónima. Las estadísticas completas de los

cuestionarios cumplimentados pueden consultarse en el Anexo I.

En la segunda sesión técnica con el panel de expertos se analizaron las respuestas más

llamativas que se reflejaban en las estadísticas, y en base a este debate se pidió a los expertos

que priorizaran en siete matrices multicriterio algunos problemas, actuaciones, causas, etc.

que acabaran de perfilar una imagen global de las necesidades del sector.

Téngase en cuenta que todas las priorizaciones se refieren siempre a la aplicación de la

nanotecnología (no se trataba de preguntas generales) en el sector.

El mayor grado de acuerdo en las priorizaciones se obtuvo en la referente a las Áreas

tecnológicas y en la correspondiente a los factores que obstaculicen el embarcarse en un

proyecto de I+D.

Los valores reflejados en las tablas son la suma de las puntuaciones de priorización por

parte de los expertos (cuanta más puntuación, más importante).

Ilustración 6: Priorización de Áreas tecnológicas por los expertos.

0 10 20 30 40 50 60 70

Recubrimientos

Refrigerantes

Aislantes

Nuevos ciclos

Antiescarcha

Sensores

Filtros

Conductores

Refractarios


Ilustración 7: Priorización de sectores con los que buscar sinergias.

Ilustración 8: Priorización de factores que obstaculicen el embarcarse en un proyecto de I+D.

0 10 20 30 40 50 60 70

Construcción

Sanitario

Agroalimentario

Turismo

Automoción

Militar

Naval

Aeronáutica

Ferrocarril

0 10 20 30 40 50 60

Coste

Incertidumbre sobre su rentabilidad

Dilatación en el tiempo

Falta de cultura de I+D

Falta de formación

Desconfianza entre empresas del mismos sector

Falta de interés


Ilustración 9: Priorización de legislación más problemática.

Ilustración 10: Priorización de estrategias de diferenciación de producto.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Legislación distinta en distintos países

Certificaciones para manipulación

Eficiencia energética

Emisiones de los productos

Emisiones en la fabricación

Residuos de fabricación

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Funcionalidad

Fiabilidad

Control

Estética

Versatilidad


Ilustración 11: Priorización de fuentes de información más usuales.

Ilustración 12: Priorización de actuaciones deseables para el fomento de la nanotecnología en el

sector (excluyendo financiación pública para proyectos de I+D).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Proveedores

Asistencia a ferias

Servicio de vigilancia tecnológica externo

Asociaciones del sector

Revistas, newsletters

Asistencia a congresos

0 10 20 30 40 50 60 70

Elaboración de Estudios de mercado

Estudios de viabilidad tecnológica

Servicio constante de vigilancia tecnológica

Formación específica

Elaboración de plan estratégico ad hoc

Encuentros con empresas ofertantes

Constitución de grupo de investigación

Fomento de la colaboración intersectorial

Asistencia a congresos y ferias del ámbito "nano“


ESTADO DEL ARTE DE LA NANOTECNOLOGÍA APLICADA A LAS ÁREAS TECNOLÓGICAS DE INTERÉS

Para recabar las necesidades de información sobre estas Áreas de las empresas del sector,

así como para conocer la actitud estratégica de dichas empresas para con la nanotecnología,

se validó con el panel de expertos el cuestionario que puede consultarse en el Anexo I.

Acceso a BBDD de revistas científicas y técnicas (ScienceDirect, Wiley InterScience,

SpringerLink, SAGE, IEEE, JSTOR y CRCnetBASE, y en general todas las indexadas en

Scopus).

Acceso a metabuscadores (WOK, Scopus) para analizar el impacto de una

publicación, buscar su influencia mediante mapas de referencias en el estado del

arte, número de citas, etc.

Espacenet: BBDD de la Oficina Europea de Patentes (con acceso a registros de

patentes a nivel mundial).

Patentinspiration: explotación gráfica de resultados de búsqueda de patentes a nivel

mundial.

Se recogen a continuación los resultados obtenidos en cada una de las Áreas tecnológicas.


Aislantes

La nanotecnología está ofreciendo en los últimos años varias líneas prometedoras de

investigación. Las más relevantes son las referentes a los aerogeles materiales nanoporosos

por lo común con base en sílice (SiO2). De todos los materiales con base en sílice, los aerogeles

son los que presentan una menor conductividad (Fricke et al., 2006).

Los aerogeles pueden ser comprendidos atendiendo a su más común método de

fabricación: como geles que se han sometido a un proceso de secado, durante el cual se le

forman nanoporos. Además, dichos nanoestructura puede tener a diferentes tipos de

nanopartículas como precursoras. De manera muy resumida, un gel “secado” produce lo que

se conoce como xerogel, y si ese secado se efectúa en condiciones supercríticas (atravesando

la región supercrítica del correspondiente diagrama de fases) no conlleva encogimiento del

material, dejando un muy alto volumen intersticial, obteniéndose un aerogel (Li et al., 2009a).

Los aerogeles son conocidos desde el siglo pasado (Kistler and Caldwell, 1934), pero en los

últimos años se ha intensificado la investigación alrededor de ellos debido a la aparición de

nanotecnologías que permiten mejorar sus ya bien conocidas propiedades.

Tabla 1: Conductividad térmica para distintos materiales (Koebel et al., 2012).

Aislante Estructura química λamb (Wm-1 K-1)

Lana mineral Oxidos inorgánicos 0.034 … 0.045

Fibra de vidrio SiO2 0.031 … 0.043

Espuma de vidrio SiO2 0.038 … 0.050

Poliestireno expandido Espuma polimérica 0.029 … 0.055

Poliestireno extruido Espuma polimérica 0.029 … 0.048

Espuma de resina fenólica

Espuma polimérica 0.021 … 0.025

Espuma de poliuretano Espuma polimérica 0.020 … 0.029

Aerogel de sílice SiO2 aerogel 0.012 … 0.020

Aerogel orgánico Depende del compuesto orgánico del que procede

0.013 … 0.020

Paneles de vacío (VIP) Núcleo de sílice 0.003 … 0.011

Vidrio al vacío (Vacuum glazing)

Doble vidrio con vacío entre ellos 0.0001 … 0.0005


Ilustración 13: Conductividad térmica para distintos materiales con base en sílice y su variación con

la presión del aire a 300K. Se puede observar que el aerogel es el que exhibe una menor

conductividad. Fuente: (Fricke et al., 2006)

Una clasificación usual (Koebel et al., 2012)de los aerogeles es la que sigue:

Monolíticos: bloques homogéneos de al menos 1cm como dimensión

característica. La combinación de una muy baja conductividad térmica con buenas

propiedades ópticas, especialmente la transparencia, estos aerogeles de sílice son de

gran interés para las potenciales aplicaciones en el campo de aislamiento térmico

transparente, sin embargo, poder obtener grandes paneles sin fisuras de este tipo de

bloques está todavía en proceso de desarrollo (Buratti and Moretti, 2011).

Materiales “divididos”: incluyen piezas monolíticas que contienen gránulos

pequeños de menos de 1cm hasta polvos de alrededor 1mm de dimensión

característica; su distribución es aleatoria en la matriz que los contiene.

Se ha descrito en varios trabajos, p.ej.: (Reim et al., 2005), que las camas de

perlas granulares presentan conductividades térmicas eficaces ligeramente más altas

que sus “padres” monolíticos a presión atmosférica y dentro de la gama de bajo vacío

debido al aire atrapado en los macroporos entre gránulos, incluso si los propios gránulos

ofrecen la misma conductividad que los bloques monolíticos. La conductividad del

conjunto puede ser significativamente disminuida por compresión que reduzca la

fracción de volumen de aire (Smith et al., 1998). También hay que subrayar que aún a

causa de la macroporosidad intergranular, sin carga externa significativa y bajo vacío, la

conductividad térmica efectiva de lechos rellenos de gránulos de aerogel son

generalmente más bajos que los de su homólogos monolíticos (Bisson et al., 2004).

Materiales compuestos: homogéneos o heterogéneos, contiene una fase de

aerogel con al menos un aditivo incorporado ya sea en la matriz de gel (por ejemplo,

durante la síntesis) o añadido al gel como una segunda fase distinta, tales como fibras (Li

et al., 2009a). Son los últimos en haber sido desarrollados (Ryu, 2000), buscando

mejorar las propiedades mecánicas de los aerogeles monolíticos o los granulados. En la


actualidad, el principal inconveniente que todavía tienen estos compuestos de aerogel

es la liberación de polvo perjudicial para la salud.

Híbridos y orgánicos: La combinación de varios de los tipos anteriores persigue

evitar la debilidad mecánica de los aerogeles monolíticos, la liberación de polvo de los

materiales compuestos y la alta inflamabilidad de aislantes orgánicos. Es esta línea la

que por ahora tiene un desarrollo menor, por ser la más reciente (Reim et al., 2005).

Otro tipo de aislante nanoestructurado con propiedades aislantes es el que se conoce como

nanofoam (nanoespuma), aunque algunos autores consideren a los aerogeles como un

subfamilia de las nanoespumas (Ibeh and Bubacz, 2008).

En la búsqueda de literatura científica sobre la aplicación de nanotecnología en el ámbito

de los materiales aislantes “nano insulation” se han identificado 11 trabajos de afiliación

española en este ámbito, destacando la actividad desarrollada por el Instituto de Ciencia y

Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC, ubicado en Madrid) con 5 trabajos publicados. Sólo se

encuentra un trabajo publicado por un centro de investigación andaluz (Universidad de

Granada, Departamento de Electrónica Tecnología de Computadores).

Ilustración 14: Resultados de la búsqueda en Scopus con TITLE-ABS-KEY ( nano insulation ) por

países.

0 50 100 150 200 250 300

España

Australia

Holanda

Taiwan

Malasia

Francia

Italia

Reino Unido

Canada

Alemania

India

Corea del Sur

EEUU

Japón

China


Si se restringe la búsqueda al ámbito del aislamiento térmico “(nano insulation) AND

(thermal)”, se han identificado 6 trabajos de afiliación española en este ámbito, destacando la

actividad desarrollada por el Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC, ubicado

en Madrid) con 5 trabajos publicados.

Ilustración 15: Resultados de la búsqueda en Scopus con ( TITLE-ABS-KEY ( nano insulation ) ) AND (

thermal ) por países.

En el ámbito concreto de los aerogeles “TITLE-ABS-KEY(aerogel)” se han identificado un

total de 5.240 trabajos, donde se observa que el principal país que investiga en este ámbito es

Estados Unidos (con una afiliación de 1.614 trabajos), seguido a gran distancia por China

(1012), Francia (443), Japón (438) y Alemania (346). Se observa por tanto una importante

actividad investigadora de países europeos en este sentido, ya que dos de ellos (Francia y

Alemania) se encuentran entre los cinco primeros a nivel mundial. Además, Italia sería el

octavo país a nivel mundial (con 220 trabajos identificados), seguida de España (135 trabajos) y

Suiza (107).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

España

Australia

Noruega

Taiwan

Holanda

Malasia

Francia

Italia

Reino Unido

Canada

Alemania

India

Corea del Sur

Japón

EEUU

China


Ilustración 16: Resultados de la búsqueda en Scopus con TITLE- ABS-KEY ( aerogel ) por países.

En el caso de los trabajos en aerogeles de afiliación española, destaca la actividad

desarrollada por el Instituto de Ciencia de los Materiales de Barcelona (CSIC) con 28 trabajos

publicados. Se observa una destacable actividad de centros andaluces en el ámbito de los

aerogeles, resaltando la actividad realizada por la Universidad de Granada que ocupa el

segundo puesto a nivel nacional (con 26 trabajos), seguido por la Universidad de Cádiz que

ocupa el tercer puesto a nivel nacional (con 24 trabajos) y la Universidad de Sevilla que ocupa

el cuarto puesto a nivel nacional (16). Investigadores destacados de:

Universidad de Granada

Carlos Moreno-Castilla (Dpto. de Química Inorgánica).

Universidad de Cádiz

Manuel Piñero (Dpto. de Física aplicada).

Universidad de Sevilla

Luis Esquivias (Dpto. de Física de la Materia Condensada).

Patentes

Con la búsqueda “nano thermal insulation” se encontraron 27477 patentes, 45 de las cuales

incluyen algún autor español. Cabe destacar de entre las patentes españolas:

WO2009061111 (A2) - HEATING APPARATUS FOR THERMAL INSULATING IN

ROOM TEMPERATURE

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

India

España

Corea del Sur

Italia

Rusia

Reino Unido

Alemania

Japon

Francia

China

EEUU


Inventor: KIM CHANG-KUN [KR]

Solicitantes: LEE SANG JUN [KR]; FERNANDO OLIVER RUBIO [ES] (Consejero

Delegado de RDF Group); KIM CHANG-KUN [KR] + (LEE, SANG JUN, ; FERNANDO,

OLIVER, RUBIO, ; KIM, CHANG-KUN).

Descripción:” La presente invención se refiere en general a un aparato de

calentamiento para mantener la temperatura de una habitación y, más

particularmente, a un aparato de calentamiento para mantener la temperatura de una

habitación, que puede mantener un ambiente cálido, puede manejarse fácilmente

debido a que es fina y ligera , y puede prevenir incendios, atribuibles a un

sobrecalentamiento, se produzca y, además, que puede promover la circulación de

sangre en el cuerpo humano utilizando rayos infrarrojos lejanos radiados desde una

capa de revestimiento de cerámica, que se recubre con un material, que se obtiene

mediante la mezcla de platino polvo que tiene un tamaño de nanopartículas, polvo de

plata que tienen un tamaño de nanopartículas, y un fotocatalizador junto con material

mineral, tales como cerámica, cuando la capa de recubrimiento de cerámica se

calienta, se pueden eliminar los malos olores en la habitación mediante la radiación de

iones negativos, y puede matar a las bacterias que son perjudiciales para el cuerpo

humano..”

US2013203878 (A1) - Polymer Composite Foams en el apartado Aislantes.

Inventores: IGUALADA JUAN-ANTONIO (Application Development Manager en A.

Schulman, Inc) [ES]; FEIJOO JOSE-LUIS [ES]

Solicitantes: IGUALADA JUAN-ANTONIO [ES]; FEIJOO JOSE-LUIS [ES]; FERRO CORP

[US]

Fecha: 8 Aug 2013.

Descripción: “Se describen composiciones poliméricas de espuma que contienen

agentes de nucleación de arcilla. Las arcillas son preferiblemente sepioiite, paligorskita,

atapulgita, o combinaciones de los mismos. También se describen procesos para

formar las composiciones de espuma. Los productos resultantes encuentran una

aplicación particular como materiales de aislamiento y envasado.”


Ilustración 17: Evolución de número de patentes publicadas que atienden a la búsqueda “nano

thermal insulation” en su título o resumen en los últimos diez años (téngase en cuenta que las

patentes tardan unos dos años en publicarse).

Ilustración 18: Mayores solicitantes de patentes en los últimos 20 años que atienden a la búsqueda

“nano thermal insulation” en su título o resumen.


DAFO de aplicación de nanotecnología en aislantes

DEBILIDADES

Relativo desconocimiento de comportamiento de aerogeles con el tiempo

(degradación).

Escasa capacidad portante.

Legislación particularmente restrictiva en cuanto a manipulación y uso de

nanomateriales.

AMENAZAS

Posible incidencia sobre la salud al degradarse con el tiempo.

Posible degradación de propiedades aislantes con el tiempo.

Aparición de patentes que restrinjan el uso.

FORTALEZAS

Menor volumen y peso que aislantes tradicionales con misma capacidad

aislante.

Mayor facilidad de moldeo.

Relativamente intensa actividad de investigación en aerogeles en Andalucía.

OPORTUNIDADES

Disminuir tamaños de capas aislantes.

Disminuir pesos de capas aislantes.

Disminuir el consumo energético de los sistemas de refrigeración y

climatización.

Posibilidad de colaboración en proyectos de I+D con grupos de investigación

españoles con experiencia en este ámbito.


Antiescarcha

Muchos de los sistemas e infraestructuras desarrolladas se enfrentan con frecuencia a

deficiencias de funcionamiento, o incluso dejan de funcionar climáticas severas debido a la

acumulación de nieve o hielo en zonas indeseadas.

Uno de los métodos más comunes para evitar este fenómeno es el uso de productos

químicos tales como depresores del punto de congelación (comúnmente agresivos con el

medioambiente), que no pueden ser siempre utilizados en el caso de los intercambiadores de

calor con aletas, donde la aparición de escarcha constituye un severo problema.

Otro método común (y más respetuoso con el medioambiente) es del recubrir aquellas

superficies donde se pretende evitar la aparición de escarcha con una capa de algún material

capaz de inhibir o reducir la unión entre superficies sólidas (por lo general, metálicas) y la nieve

o hielo. En definitiva, convertir a la superficie metálica en hidrófoba.

La capacidad hidrófoba de una superficie se mide, por lo general, con el ángulo de contacto

entre la superficie de una gota de agua y la superficie en cuestión (Wang and Jiang, 2007). Para

ángulos mayores de 90o se habla de superficies hidrófobas, y en caso contrario de hidrófilas.

Para ángulos de contactos mayores de 150o (160o según los autores que se consulten) se habla

de superficies superhidrófobas o ultrahidrófobas, o que exhiben el fenómeno “hoja de loto”,

ya que la hoja de esta planta posee esta propiedad. Además, se tiene en cuenta también la

llamada histéresis del ángulo de contacto, que hace referencia a la diferencia entre los ángulos

de contacto en una misma gota en movimiento. Usualmente, el ángulo en la zona de avance

(ángulo de avance) es mayor que el ángulo de la zona de la “cola” de la gota (ángulo de

retroceso) (Eral et al., 2013).

Las maneras más comunes de convertir una superficie en hidrófoba han tenido su

subsecuente evolución en el campo de la nanotecnología. Así, se encuentran las siguientes vías

de investigación:

1. Aumentar la energía superficial del sólido:

Uso de fluorocarbonos en polímeros, ayuda a aumentar su rugosidad (Wang et al.,

2012, Zhu et al., 2005);

Imitación de estructuras orgánicas (Wu et al., 2010, Kim et al., 2012) ;

Añadir recubrimiento de material inorgánico (Zhang et al., 2008) .

2. Modificar un sustrato rugoso con materiales de baja energía superficial:

Mediante “grabado” (similitud con el grabado al aguafuerte). Este grabado puede

ser químico, con láser (Dong et al., 2011, Xie et al., 2012, Yilbas et al., 2013) o con

plasma (Tsougeni et al., 2009, Wang et al., 2008) , o varios tipos de litografía: por

haz de iones, fotolitografía o rayos X, (Hwang et al., 2009).

Uso de materiales sol-gel (sólidos que en su obtención han tenido como

precursores soluciones coloidales) (Wu et al., 2008, Yao et al., 2011) .


Materiales layer-by-layer (LBL; capa a capa) con ensamblaje coloidal, utilizado

para hacer films con las propiedades deseadas, con los que se recubre la

superficie a tratar (Amigoni et al., 2009, Yang et al., 2009).

Deposición en baño electroquímico y/o químico (CBD) (Liu et al., 2008).

Deposición física o química de vapor (PVD (Reihs et al., 2003), CVD (Chinn et al.,

2010, Ming et al., 2011, Zhou et al., 2009) ).

Tabla 2: Resultados de la búsqueda "nano XXX hydrophobicity".

XXX (palabra clave) Documentos de la búsqueda "nano XXX hydrophobicity"

fluorocarbon 60

organic 520

organic lotus 67

laser 144

plasma 209

lithography 113

lithography beam 19

sol-gel 158

layer-by-layer 65

CBD 1

CVD 28

PVD 2

Tabla 3: Resultados de la búsqueda "nano XXX hydrophobic".

XXX (palabra clave) Documentos de la

búsqueda "nano XXX hydrophobic"

Fluorocarbon 57

organic 703

organic lotus 9

laser 172

plasma 232

lithography 120

lithography beam 19

sol-gel 166

layer-by-layer 72

CBD 0

CVD 31

PVD 6


Ilustración 19: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY ( nano hydrophobicity ) por países.

En concreto, el trabajo de (Kim et al., 2012) resulta particularmente interesante al tratarse

de recubrimiento sobre aluminio. Estos investigadores de Harvard han desarrollado un

recubrimiento basado en superficies SLIPS (Slippery, Liquid-Infused PorousSurfaces) que

mejora sensiblemente las propiedades de éstas, consiguiendo un muy bajo ángulo de

histéresis. También sobre aluminio son de relevancia los trabajos de (Feng et al., 2013, Li et al.,

2009b, Yu et al., 2010, Zhang et al., 2009).

Sobre cobre, en (Zhang et al., 2010, Huang et al., 2010a) se han desarrollado

recubrimientos para este metal

Existe también otro enfoque a la hora de evitar la formación de escarcha, en cierta medida

opuesto al mencionado, pero con el mismo objetivo de convertir la geometría en hidrófoba (o

superhidrófoba), y es el de utilizar superficies higrófilas (es decir, que “atraen” a la humedad)

de manera que los extremos de las aletas de un intercambiador “atrapen” el agua y no dejen

que ésta penetre entre las aletas. Así, el agua sobre el equipo a proteger no llega a quedar

fijada a éste (o con muy poca superficie de agarra, siendo fácilmente eliminable por medios

mecánicos). Más en detalle, los mecanismos (consideraciones geométricas en definitiva) para

convertir a una superficie en hidrófoba utilizando propiedades higrofílicas pueden consultarse

en (Marmur, 2013, Marmur, 2008)

0 200 400 600 800 1000 1200

España

Australia

Italia

Canada

Taiwan

Reino Unido

Francia

India

Alemania

Japón

Corea del SUR

EEUU

China


Tabla 4: Resultados de búsquedas de artículos sobre materiales higrófilos.

XXX (palabra clave)

Documentos de la búsqueda

Hygrophilic 63

Hygrophil 5

Hydrophilic 89204

Hydrophilic nano 3153

Hydrophilic nano corrosion

33

Hydrophilic nano frost

2

Con la búsqueda “hydrophilic nano frost” se encontraron dos trabajos. En (Zhang et al.,

2006) se estudia un recubrimiento de SiO2 sobre cobre, y en (Lee et al., 2013) recubrimientos

de polímeros (acetato de polivinilo y ácido poliacrílico). En ambas investigaciones se probó las

propiedades antiescarcha y antivaho de las tecnologías en ellos presentadas.

Ilustración 20: Resultados de con más de tres publicaciones en España para la búsqueda TITLE-ABS-

KEY(nano hydrophobicity).

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Universidad de Castilla-La Mancha

Universitat Politecnica de Catalunya

CSIC - Instituto de Ceramica y Vidrio ICV

Universidad de Vigo

Centro de Investigacion Tecnologica En…

Institucio Catalana de Recerca I Estudis Avancats

Universidad de Cadiz

Universitat Rovira i Virgili

Universidad de Santiago de Compostela


Universidad Politecnica de Valencia

Universitat de Barcelona

CSIC - Instituto de Ciencia de Materiales de…

CIBER Bioingenieria, Biomateriales y Nanomedicina


En particular, para esta búsqueda , el autor con más artículos (3) es la Dra. María Jesús

Mosquera (Universidad de Cádiz). Sus trabajos están relacionados con la creación de

recubrimientos superhidrofóbicos en piedra (restauración, viejos edificios) Su grupo de

investigación ha desarrollado una tecnología de bajo costo y lista para la producción en serie

de creación de superficies superhidrófobas sobre piedras y otros materiales de construcción

(Facio and Mosquera, 2013).

Patentes

Con la búsqueda “nano frost” en título o resumen de patentes se encontraron 1082

patentes publicadas, 452 con “nano frost hydrophobic” (cuatro españolas pero fuera del

objetivo de este Estudio) y con “nano frost superhydrophobic” 25. Como patentes más

relevantes y recientes cabría destacar:

US2014242345 (A1) - COMPOSITION FOR NANO-COMPOSITE LAYER WITH

SUPERHYDROPHOBIC SURFACES, NANO-COMPOSITE LAYER WITH

SUPERHYDROPHOBIC SURFACES FORMED THEREFROM, AND PREPARING METHOD

THEREOF

Inventores: PARK SUNG-HOON [KR]; LEE SANG-EUI [KR]; KIM DONG-OUK [KR];

KIM BYUNG-HOON [KR] + (PARK SUNG-HOON, ; LEE SANG-EUI, ; KIM DONG-OUK, ;

KIM BYUNG-HOON)

Solicitante: SAMSUNG ELECTRONICS CO LTD [KR].

Fecha: 28 de agosto de 2014.

Descripción: “Un método de preparación de una capa de nano-compuesto que

comprende superficies superhidrófobas, comprendiendo el método: proporcionar un

primer rodillo y un segundo rodillo con una separación predeterminada entre las

mismas girar el primer rodillo y el segundo rodillo en una dirección una hacia la otra,

en el que una velocidad lineal del primer rodillo es mayor que una velocidad lineal del

segundo rollo el suministro de una composición para la capa de nano-compuesto para

la separación predeterminada para formar una capa de composición que tiene un

primer espesor en una circunferencia del primer rodillo el ajuste de la velocidad lineal

del primer rodillo, el segundo rodillo, o ambos, de tal manera que la velocidad lineal

del segundo rodillo es mayor que o igual a la velocidad lineal del primer rodillo para

formar la capa de nano-compuesto y separar la capa de nano-compuesto del primer

rollo.”

US2014182790 (A1) - METHOD FOR PROCESSING A SUPER-HYDROPHOBIC

SURFACE, AND EVAPORATOR HAVING THE SUPER-HYDROPHOBIC SURFACE

Inventores: HWANG WOON BONG [JP]; LEE SANG MIN [KR]; KIM YEONG AE [KR] +

(HWANG WOON BONG, ; LEE SANG MIN, ; KIM YEONG AE)


Solicitante: HWANG WOON BONG [JP]; LEE SANG MIN [KR]; KIM YEONG AE [KR];

POSTECH ACAD IND FOUND [KR] + (HWANG WOON BONG, ; LEE SANG MIN, ; KIM

YEONG AE, ; POSTECH ACADEMY-INDUSTRY FOUNDATION).

Fecha: 3 de julio de 2014.

Descripción: “Un método para fabricar una superficie súper-hidrofóbico que tiene

resistencia superficial excelente y un evaporador que tiene la superficie súper-

hidrofóbico fabricado por el método se proporcionan. El método incluye la

preparación de un material de base de metal, anodizar el material de base de metal

para formar una capa cerámica que tiene una estructura compleja de una

microestructura y nano-estructuras de fibra en una superficie del material de base de

metal, y aplicar un material de polímero hidrófobo en la estructura compleja para

formar una capa de polímero que tiene la misma forma de la superficie como la

estructura compleja.”


“nano frost hydrophobicity” en su título o resumen.


Ilustración 22: Evolución de número de patentes publicadas que atienden a la búsqueda “nano frost

hydrophobicity” en su título o resumen en los últimos diez años (téngase en cuenta que las patentes

tardan unos dos años en publicarse).

DAFO de aplicación de nanotecnología en recubrimientos antiescarcha

DEBILIDADES

Ausencia de investigación de la degradación con el tiempo de recubrimientos

de nanomateriales con propiedades antiescarcha.

Muy escaso conocimiento de posibles efectos secundarios no deseados.


nanomateriales.

AMENAZAS

Coste de producción en masa elevado.

Producción de insuficiente cantidad para su uso a nivel industrial.

Aparición de patentes que restrinjan el uso de nuevos recubrimientos

antiescarcha.

FORTALEZAS

Efecto ultrahidrófobo bien conocido e investigado.

Variedad de soluciones para recubrimientos ultrahidrófobos.


OPORTUNIDADES

Aumento de fiabilidad de equipos.




Modificación de mecanismos de transferencia de calor

Se pueden dividir los resultados encontrados en la literatura científica en:

Mejora de conductividad térmica de un material existente

Mejora de la conductividad en la interfase de sólidos

Mejora del transferencia de calor por convección

Mejora del mecanismo de transferencia de calor por radiación

Tabla 5: Resultados de la búsqueda "nano XXX thermal".

XXX (palabra clave) Documentos de la búsqueda

"nano XXX thermal"

- 25719

heat 4756

heat transfer 1475

heat transfer coating 108

heat transfer additive 50

heat transfer alloy 76

heat transfer polymer 91

heat transfer insulation 43

heat transfer solid 293

heat resistance 701

Tabla 6: "nano XXX heat"


"nano XXX heat"

- 2727

enhance 464

coating enhance 91

coating 1267

specific solid 142

transfer solid enhacement 80

transfer enhacement 611

transfer enhacement AND NOT fluid 145

metal 302

resistance contact 156

resistance contact coating 45


resistance contact alloy 34

resistance contact steel 27

resistance contact aluminium 32

resistance contact copper 29

resistance contact brass 7

resistance contact zinc 4

En el ámbito de la mejora de conductividad térmica de un material existente es interesante

destacar la muy reciente aparición de los materiales “covetic” (no existe aún por lo que hemos

observado una traducción de dicho término en español). Se trata de metales en los que se han

dispersado pequeñas cantidades de nanopartículas de carbono, mejorando así sus

propiedades térmicas y eléctricas (Forrest et al., 2012, Brown et al., 2011, Jasiuk et al., 2013).

El término “covetic” es una unión de “covalent” y “metallic”, ya que se ha encontrado que el

enlace creado entre metal y nanopartícula, que resulta ser particularmente fuerte, no

responde exactamente a ninguno de estos dos tipos de enlaces, sino a una especie de híbrido

entre ambos, y cuya naturaleza es actualmente objeto de estudio.

Tabla 7: Comparación entre conductividad térmica a distintas temperaturas de cobre y cobre

“covetic”, según (Forrest et al., 2012).

Temperatura (C) Conductividad Térmica Cu "covectic" W/(mK)

Conductividad Térmica Cu W/(mK)

23 612 401

200 630 389

400 614 379

600 594 366

750 587 355

900 591 344

Dichos “covetic” son obtenidos mediante un innovador proceso que permite añadir

cantidades de carbono inusualmente altas, de hasta 6% en peso de carbón al metal, lo que

está por encima del límite termodinámico de estabilidad en el diagrama de fases convencional

del metal en cuestión. Las nanopartículas actúan como segunda fase en el resultado final (no

como precipitados).

La primera patente (EEUU) describiendo la tecnología de obtención de cobre “covetic” fue

publicada en diciembre de 2010 (US20100327233). Más tarde, en enero de 2012, se ha

patentado el proceso para oro, plata, latón, plomo y zinc (US20120009110), y para aluminio en

septiembre de 2012 (US20120244033).

Dejando a un lado estos materiales “covetic”, son más abundantes las investigaciones

encaminadas a nanoaditivar polímeros (nanocomposites), tanto para aumentar su

conductividad térmica (Zhi et al., 2009, Long et al., 2011, Han and Fina, 2011) como parar

reducirla, que las encaminadas a nanoaditivar metales con el mismo objetivo.


Para una panorámica más amplia véase en este mismo Estudio el apartado

Nanocomposites.

En cuanto a la mejora de conductividad térmica conseguida en nanocomposites, los

resultados más relevantes se recogen en las siguientes tablas:

Tabla 8: Conductividad térmica obtenida mediante nanoaditivación en matriz epoxy (Agari et al.,

1993, Agari and Uno, 1985, Kochetov et al., 2009a, Kochetov et al., 2009b).

Composite Vol.% λepoxy

(W/mK)

λpartícula

(W/mK)

Tamaño medio

de partícula

λ composite

(W/mK)

Epoxy R-

Al2O3

31.2 0.17 20-30 4μm 0.67

Epoxy-SiO2 45 0.17 0.7-1.7 20μm 0.72

ER-AlN 0.7 0.17 150-320 60nm 0.179

ER-MgO 0.7 0.17 45-50 22nm 0.175

Tabla 9: Conductividad térmica obtenida mediante nanoaditivación en matriz de polipropileno (PP)

(Weidenfeller et al., 2004).

Composite Vol.% λaditivo (W/mK) λPP (W/mK) λ composite

(W/mK)

PP-

cobre

30 400 0.25 1.25

PP-

talco

30 10.6 0.25 2.5

Tabla 10: Conductividad térmica obtenida mediante nanoaditivación de partículas de nitruro de

boro (BN) en matriz epoxy (Kochetov, 2012).

Composite Vol.% λepoxy (W/mK)

Forma Tamaño medio

de partícula

λ composite (W/mK)

ER-BN 5.8

0.17 Esférica

70nm 0.240

ER-BN 5.8

0.17 Placa

0.5μm 0.274

ER-BN 5.8

0.17 Esférica

1.5μm 0.242

Por otra parte, se han encontrado varias investigaciones sobre el uso de nanotubos de

carbono para la modificación de la transferencia de calor a través de una interfase entre

sólidos, en particular con nanotubos de carbono particularmente en aluminio (Xu and Fisher,

Wang et al., 2010, Shaikh et al., 2007, Huang et al., 2005, Cola et al., 2007, Cho et al., 2006a)

aunque estas investigaciones parecen estar dando paso a un mayor interés por el grafeno,

como viene siendo habitual en otras aplicaciones de ambos nanomateriales (Warzoha et al.,

2013, Huang et al., 2010b).


En el ámbito del mecanismo de convección, hay que distinguir entre los avances con

nanofluidos (véase en este mismo Estudio el apartado correspondiente a refrigerantes) y los

encaminados a modificar la superficie con la que el fluido intercambia calor. En este último

campo encontramos escasas investigaciones y una alta dispersión de las propuestas en cuanto

a materiales objetivo y nanomateriales utilizados para recubrimientos. Así, en (Kunugi et al.,

2004) se encuentra un interesante estudio del uso de recubrimientos nanoporosos sobre

láminas de cobre, latón y aluminio para aumentar la capacidad de transferencia de calor

mediante el mecanismo de convección, llegando a un aumento del 180% en el caso del latón.

También de nuevo se encuentran los casi omnipresentes nanotubos de carbono, siendo

algunos de los más recientes los presentados en (Senthilkumar et al., 2013) sobre latón,

consiguiendo un 12% de mejora en la transferencia de calor.

Ilustración 23: Detalle de capa nanoporosa depositada sobre lámina de cobre, (Kunugi et al.,

2004).

De igual disperso modo se encuentran algunas investigaciones acerca de cómo

recubrimientos que utilicen distintas nanotecnologías pueden modificar el mecanismo de

transferencia de calor por radiación. Así, en (Baneshi et al., 2011, Baneshi et al., 2012) se aplica

un innovador método, basado en criterios de desempeño térmico y estético, para la

evaluación de distintos recubrimientos contra la radiación.


Ilustración 24: Resultados, hasta España, de la búsqueda TITLE-ABS-KEY(nano heat coating).

España 8 publicaciones, pero la mayoría eran artículos en colaboración con otros países,

evidenciándose la ausencia de algún grupo de investigación español fuerte en la materia.

De la búsqueda “nano heat coating”, 7 artículos son de autoría española, pero ninguno

atañe al sector del frío o se refieren a aislamiento térmico, no a mejora de la conductividad

térmica.

De la búsqueda “nano heat transfer enhancement” excluyendo “fluid”, ningún artículo era

de autoría española.

Patentes

Con la búsqueda “nano heat transfer” en título o resumen se encontraron 58157 patentes,

151 de afiliación española.

La búsqueda “nano convection fluid” arroja 4551, de las cuales son de afiliación española

16. Sin embargo se refieren o bien a patentes referentes al sector de la medicina o bien a

nanocomposites (las palabras convection y fluid aparecen al describir su proceso de

fabricación).

0 50 100 150 200 250 300 350

España

Ucrania

Portugal

Malasia

Hong Kong

Turquía

Eslovenia

Suiza

Polonia

Suecia

Singapur

Italia

Australia

Rusia

Canada

Reino Unido

Francia

Irán

Alemania

Taiwan

India

Japón

Corea del Sur

EEUU

China


La búsqueda “nano solar radiation” ofrece 7580 patentes, de las cuales 20 son de afiliación

española.

Ilustración 25: Representación de los 10 códigos de clasificación de patentes con más publicaciones

en la búsqueda “nano heat transfer”.

Ilustración 26: Representación de los 10 códigos de clasificación de patentes con más publicaciones

en la búsqueda “nano heat transfer”, código B82Y30/00 (Nanotechnology for materials or surface

science).



“nano heat transfer” en su título o resumen, código B82Y30/00 (Nanotechnology for materials or

surface science). Se encontraron 17 patentes de afiliación española.



“nano heat transfer” en su título o resumen, código C09K5/00 (Heat-transfer). Ningún resultado de

afiliación española.


heat” en su título o resumen en los últimos diez años (téngase en cuenta que las patentes tardan unos

dos años en publicarse).



“nano convection fluid” en su título o resumen.



“nano solar radiation” en su título o resumen.

Cabría destacar de entre las patentes encontradas con algún autor español las siguientes:

US2014008106 (A1) - Reflective Conductive Composite Film

Inventores: WRIGHT TINA [GB]; BORIES-AZEAU XAVIER [ES] + (WRIGHT TINA, ;

BORIES-AZEAU XAVIER)

Solicitantes: WRIGHT TINA [GB]; BORIES-AZEAU XAVIER [ES]; DUPONT TEIJIN

FILMS US LTD [US] + (WRIGHT TINA, ; BORIES-AZEAU XAVIER, ; DUPONT TEIJIN FILMS

U.S. LIMITED PARTNERSHIP).

Fecha: 9 enero 2014.

Descripción: “Un proceso para la fabricación de una película reflectante conductora

que comprende: (i) un sustrato polimérico reflectante comprende una capa base

polimérica y una capa de unión polimérica, en el que el material polimérico de la capa

de base tiene una temperatura de reblandecimiento TS-B, y el material polimérico de

la capa de unión tiene una temperatura de ablandamiento TS-HS y (ii) una capa

conductora que comprende una pluralidad de nanocables, en el que dicho nanocables

están obligados por la matriz polimérica de la capa de unión de tal manera que los

nanocables se dispersan al menos parcialmente en la matriz polimérica de la capa de


unión, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de proporcionar un sustrato

polimérico reflectante comprende una capa base polimérica y una capa de unión

polimérica disponer dicho nanocables en la superficie expuesta de la capa de unión y

calentar la película de material compuesto a una temperatura T1 en la que T1 es igual

a o mayor que TS-HS, y T1 es al menos aproximadamente 5 DEG C por debajo de TS-B.

EP2644662 (A1) - HYBRID PHOTOCATALYTIC COATINGS, METHOD FOR APPLYING

SAID COATINGS TO DIFFERENT SUBSTRATES AND USES OF THE SUBSTRATES THUS

COATED

Inventores: DE MIGUEL YOLANDA RUFINA [ES]; VILLALUENGA ARRANZ IRUNE [ES];

BERRIOZABAL SOLANA GEMMA [ES]; TENAS RICART JOAQUIN [ES] + (DE MIGUEL,

YOLANDA, RUFINA, ; VILLALUENGA ARRANZ, IRUNE, ; BERRIOZABAL SOLANA, GEMMA,

; TENAS RICART, JOAQUIN)

Solicitante: FUNDACION TECNALIA RES & INNOVATION [ES].

Fecha: 2 Octubre 2013.

Descripción: “La invención define revestimientos fotocatalíticos híbridas que

comprenden nanopartículas y nanopartículas de un óxido inorgánico funcionalizado

con un grupo funcional seleccionado de amina, metacrilato, ciano, ácido, isocianato y

alcohol de dióxido de titanio. La invención también define un procedimiento para

aplicar dichos revestimientos sobre diferentes sustratos, así como el uso de los

sustratos recubiertos. Dichos recubrimientos alternativos tienen propiedades

fotocatalíticas aceptables y buena adherencia, manteniendo al mismo tiempo las

propiedades intrínsecas del sustrato recubierto con el mismo.“

DAFO de aplicación de nanotecnología en modificación de mecanismos de transferencia de calor

DEBILIDADES

Escasa investigación en modificación de metales (exceptuando “covetics”).


nanomateriales.

Existencia de patentes que restringen el uso.

AMENAZAS



FORTALEZAS

Extensa investigación en modificación de polímeros.

Existencia en España de servicios comerciales de creación de nanocomposites

ad hoc.

OPORTUNIDADES

Disminuir el tamaño y peso de los equipos.

Disminuir el consumo energético de los sistemas de refrigeración.


Filtros

Los gases NOx han sido objeto de estudio en el campo de la nanotecnología sobre todo en

el ámbito del desarrollo de nuevos catalizadores para automoción y sensores (véase apartado

de sensores de NOx en este mismo estudio). Sin embargo, las búsquedas de literatura

científica de filtros de NOx en el campo de la nanotecnología arrojan muy pobres resultados.

Se encontró sólo una investigación (Wolff et al., 2010) de filtro nanoporoso de NOx en

gases, también para el ámbito de la automoción. Expone el desarrollo de un nuevo sustrato de

SiC, llamado XP-SiC. La tecnología del XP-SiC se basa en un proceso de reacción de formación

de silicio coextruido y partículas de carbono para obtener SiC. Este nuevo proceso de

fabricación conduce a una microestructura porosa y una alta porosidad en el intervalo de 50%

- 70%, consiguiendo una alta eficiencia de filtrado.

De manera más general, la nanofiltración de diferentes gases o partículas sí es un campo en

el que se esté investigando intensamente (6116 documentos encontrados para

“nanofiltración”). España es el 8º país del mundo productor de literatura científica al respecto.

Tabla 11: Resultados de la búsqueda "nano +XXX"

XXX Documentos de la búsqueda

"nano +XXX"

nox 241

nox engine 61

nox catalyst 113

filter nox 12

filtration 6116

filtration nox 5


Ilustración 32: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY(nanofiltration) por países.

En particular, el grupo que dirige el catedrático Dr. Antonio Hernández Calvo de la Facultad

de Ciencias de la Universidad de Valladolid es el más prolífico en este campo. Son relevantes y

más recientes sus investigaciones y desarrollos de membranas poliméricas porosas,

nanofiltración y ultrafiltración (Calvo et al., 2011, García-Martín et al., 2014, Silva et al., 2011).

Hay que destacar también la labor realizada por la Dra. María Isabel Alcaína-Miranda,

adscrita al Departamento de Ingeniería Química y Nuclear de la Universidad Politécnica de

Valencia. Cabe citar sus investigaciones en nano y ultrafiltración de pigmentos (Alventosa-

deLara et al., 2012, Alventosa-Delara et al., 2014, Aouni et al., 2012).

En Andalucía destacan por publicaciones la Dra. Juana Benavente (Universidad de Málaga,

Departamento de Física Aplicada) y el Dr. Javier Miguel Ochando Pulido (Universidad de

Granada, Departamento de Ingeniería Química).

0 200 400 600 800 1000 1200

Italia

Japón

Canada

Australia

India

Bélgica

España

Corea del Sur

Holanda

Reino Unido

Alemania

Francia

China

EEUU


Ilustración 33: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY(nanofiltration) en España por afiliación

del autor.

Patentes

Con la búsqueda “nano filter gas” en el título o el resumen de la patente aparecen

publicadas 33711 patentes hasta la fecha. Buscando sólo en el título aparecen 7 en todo el

mundo, siendo la única relevante para este Estudio:

DE102011082830 (A1) - Membrane, useful in filter module for gas separation,

comprises copolymer matrix, and nanoparticles embedded into matrix, where

nanoparticles comprise single-walled carbon nano-tubes that are homogeneously

distributed in copolymer matrix

Inventores: BERNHARD NICOLAS [DE]; KAPITZA HEINRICH [DE]; SEIDEL CHRISTIAN

[DE]; ZEININGER HEINRICH [DE] + (BERNHARD, NICOLAS, ; KAPITZA, HEINRICH, ;

SEIDEL, CHRISTIAN, ; ZEININGER, HEINRICH)

Solicitantes: SIEMENS AG [DE] + (SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT).

Descripción: “ La membrana (2) comprende una matriz de copolímero, y

nanopartículas incrustado en la matriz del copolímero. Las nanopartículas comprenden

0 10 20 30 40 50 60

Universidad Politecnica de Cartagena

Universidad de Cadiz

Universidad Pablo de Olavide

Universidad Complutense de Madrid

Universidad de Murcia

Centro de Investigaciones Energeticas,…

Universidad de Almeria

Universitat d'Alicante

Universidad de Malaga

Universidad de Granada

Universidad de Cantabria


Universidad de Extremadura


Universidad Rey Juan Carlos


Universidad de Oviedo

Universidad de Valladolid



de carbono de pared única nano-tubos que se distribuyen homogéneamente en la

matriz de copolímero. Reivindicaciones independientes se incluyen para: (1) un

módulo de filtro para la separación de gas y (2) un método de fabricación de un

módulo de filtro.”

Ilustración 34: Esquema asociado a la patente DE102011082830 (A1).

DAFO de aplicación de nanotecnología en filtros de NOx

DEBILIDADES

Relativamente escasa investigación en filtros de NOx.


nanomateriales.

AMENAZAS


FORTALEZAS

Mejor desempeño de filtración hasta niveles no conseguidos hasta la

fecha.

OPORTUNIDADES

Disminución de tamaño de los equipos.

Posibilidad de colaboración en proyectos de I+D con grupos de

investigación españoles con experiencia en este ámbito.


Nuevos ciclos

Se han buscado nuevos ciclos de refrigeración desarrollados gracias a la escala nano (que no existieran previamente como tecnología macro), dejando a un lado los ciclos que, aunque de relativamente reciente aparición, no deban su existencia a los efectos que aparecen únicamente a esta escala. Una mejora debido al uso de nanomateriales de los ciclos ya conocidos a macroescala remitiría finalmente a otros apartados de este Estudio (aislantes, refrigerantes, conductores, etc.)

Los resultados son desafortunadamente muy escasos, y encaminados a la propia

refrigeración de nanosistemas. En (Luo et al., 2014) se hace uso de las particularidades que el efecto clásico termoeléctrico,

de sobras conocido, adquiere en la nanoescala (y por ello lo incluimos en este Estudio). Se describen de manera teórica una bomba de calor y un sistema de refrigeración a nanoescala, ambos 2D, y son simulados numéricamente sus respectivos desempeños.

Cabría de igual manera destacar que existen investigaciones de ciclos de refrigeración que

hacen uso del efecto “thermosize”. Dicho efecto no es propio de la nanoescala (y como hemos mencionado debería quedar por tanto del objeto de este Estudio), sin embargo el propio efecto se basa siempre en una diferencia de tamaños, y es precisamente el “nuevo” tamaño de la nanoescala el que confiere interés a algunos resultados hallados. El efecto de “thermosize” clásico es el que afirma que se induce una diferencia de potencial químico entre dos canales de distinto tamaño por los que circula un fluido. Es el caso de tener dos canales, uno a micro y otro a nanoescala. Puede ser generado aplicando un gradiente de temperatura entre los dos dominios de distinto tamaño. En (Nie et al., 2008) se describe analíticamente este ciclo comprendido por un micro y un nanocanal por los que circula un gas ideal, describiendo dos isotermas y dos isobaras, y obteniéndose la tasa de refrigeración para los casos de intercambio reversible e irreversible.

Ilustración 35: Diagrama T-P que aprovecha el efecto “thermosize”, descrito en (Nie et al., 2008)

entre micro y nanoescala.


De igual manera, en (Wang and Wu, 2012) se describe un ciclo irreversible que aprovecha

el efecto “thermosize” entre la macro y la nanoescala.

Ilustración 36: Ciclo que aprovecha el efecto “thermosize” entre macro y nanoescala, descrito en

(Wang and Wu, 2012).

No se encontraron grupos de investigación españoles dedicados a trabajar en los campos

de investigación mencionados. Una oportunidad de negocio importante se encuentra pues en el campo de la refrigeración

de nanosistemas, lo cual aunque no constituya actualmente un mercado actual para el sector, sí que habría de considerarse como un interesante mercado potencial.

DAFO de aplicación de nanotecnología en nuevos ciclos

DEBILIDADES

Inexistencia de nuevos ciclos de refrigeración a macroescala debido a

nanotecnologías


nanomateriales.

Aparición de patentes que restrinjan el uso de nuevos nanofluidos.

AMENAZAS



FORTALEZAS

Debido a la escasez de resultados, no se encontraron fortalezas.

OPORTUNIDADES

Nuevo mercado: refrigeración de nanosistemas.


Nanocomposites

Existen multitud de investigaciones en el ámbito de la mejora de las propiedades mecánicas

de materiales poliméricos mediante distintas técnicas de nanoaditivación. Desde el comienzo

del boom de la nanotecnología ha sido éste uno de los campos donde con mayor facilidad se

han encontrado resultados muy prometedores. La búsqueda en Scopus “polymer+nano” arroja

27.592 resultados, de los cuales 585 son de afiliación española o contiene algún autor español.

Ilustración 37: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY ( polymer nano ) por países.

Se ha estudiado intensivamente desde entonces los distintos factores que inciden en las

características mecánicas de materiales nanoaditivados (denominados también

nanocomposites), siendo las principales:

combinación de nanoaditivo y matriz polimérica;

porcentaje de nanoaditivación;

tecnología de dispersión del nanoaditivo en la matriz.

La matriz polimérica más comúnmente investigada y desarrollada para su nanoaditivación

es la epoxy (Wichmann et al., 2006, Uddin and Sun, 2010, Ramu and Nagamani, 2014, Imai et

al.), en parte por ser vista como una evolución tecnológica de los materiales compuestos de

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Holanda

Suiza

Rusia

Singapur

Australia

España

Taiwan

Canada

Italia

Irán

Reino Unido

Francia

India

Alemania

Corea del Sur

Japón

China

EEUU


fibra de carbono de dicha matriz. La industria aeronáutica ha actuado en este caso como

tractora en este campo de investigación.

Como nanoaditivos más investigados se encuentran los distintos tipos de nanotubos de

carbono (de pared simple o múltiple, etc.) (Ma et al., 2010b, Liu and Kumar, 2014, Lau et al.,

2006, Khan and Kim, 2011, Ma et al., 2010a, Liu et al., 2012, Das et al., 2012a, Alhazov and

Zussman, 2012), y, como no podía ser de otro modo, su combinación con matrices epoxy

(Zohar et al., 2011, Warrier et al., 2010, Shen et al., 2014, Khun et al., 2013, Chakraborty et al.,

2011, Godara et al., 2010, Davis et al., 2011, Davis et al., 2010, Cheng et al., 2010, Ashrafi et al.,

2011).

Sin embargo, se han obtenido resultados muy atractivos con otras combinaciones de matriz

y nanoaditivo. Así, en (Tjong, 2006) se detallan las importantes modificaciones conseguidas en

el módulo de elasticidad de matrices de poliamida PA6 y distintos nanoaditivos (dos tipos de

silicatos, y nanotubos de pared múltiple) y porcentajes en peso.

La elección de la tecnología de dispersión es de especial relevancia, hasta el punto de que

suele constituir en sí casi siempre parte de la investigación llevada a cabo. Así, el desarrollo de

un nuevo nacomposite lleva a veces aparejada, no ya la calibración o adaptación de una

tecnología de dispersión ya existente, sino la invención misma de dicha tecnología (tarea

añadida a la de la invención del nanoaditivo) (Uddin and Sun, 2010, Vaisman et al., 2006, Nasiri

et al., 2011, Ma et al., 2010b, Zhang et al., 2012, Ma et al., 2010a).

La modificación de la práctica totalidad de propiedades mecánicas comunes ha sido

perseguida y en muchos casos obtenida mediante el uso de nanoaditivación en polímeros. En

concreto, y como es sabido, para el uso de un material como componente de un mecanismo

suele ser de capital relevancia sus propiedades de fricción y resistencia al desgaste. Y, así, se ha

estudiado ampliamente la influencia de nanoaditivos en el coeficiente de fricción y resistencia

al desgaste en multitud de ocasiones. La cantidad de resultados al respecto es ingente, y

pueden consultarse recopilaciones de los mismos en (Koo, 2006, Friedrich and Schlarb, 2008,

Choudhury et al.).

Con carácter general, las características de los compusiste poliméricos cargados con

nanorrefuerzos, en comparación con los refuerzos convencionales empleados en la industria,

son:

Límite de percolación muy bajo (~0.1 - 2%). Los efectos (en cualquier propiedad

dependiente de la topología) se manifiestan con cantidades de nanorrefuerzo

muy bajas.

Las correlaciones de orientación y posición entre partículas aparecen a

fracciones en volumen muy bajas.

El número de partículas por unidad de volumen es muy grande (106 - 108

partículas /μm3).

La superficie interfacial por unidad de volumen de partícula muy grande.


Las distancias entre partículas son muy cortas (10-50 nm), comparables a las

dimensiones de las cadenas poliméricas.

Ilustración 38: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY ( polymer nano ) por afiliación de autoría

española.

Como se ha comentado, la nanoaditivación de polímeros es uno de los ámbitos en los que

más se ha investigado tanto a nivel mundial como español.

En España destacan por producción de literatura científica en este campo:

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90


Universidad Autonoma de Madrid

Universitat de ValEncia

Universidad de Zaragoza

Institucio Catalana de Recerca I Estudis Avancats


Universitat d'Alicante

CSIC - Instituto de Estructura de la Materia IEM

Donostia International Physics Center


CSIC - Instituto de Ciencia de Materiales deMadrid ICMM

CIBER Bioingenieria, Biomateriales yNanomedicina



Universidad de Valladolid

Universidad del Pais Vasco

CSIC - Instituto de Ciencia y Tecnologia dePolimeros ICTP


Dr. Iñaki Mondragón. Grupo de Materiales y Tecnologías, Departamento de

Ingeniería Química y Medio Ambiente de la Universidad de San Sebastián. Sus

investigaciones más citadas en otros artículos versan alrededor de modificaciones de

polipropileno y resinas epoxy (Tejado et al., 2007, Cantero et al., 2003, Arbelaiz et al.,

2005).

Dr. Miguel Ángel López-Manchado . CSIC - Instituto de Ciencia y Tecnología de

Polímeros (ICTP). Sus trabajos más citados por otros investigadores abarcan el uso de

nanoaditivación de PLA (Armentano et al., 2013) y el uso de grafeno como nanoaditivo

(Martin-Gallego et al., 2013, Hernández et al., 2012).

Juan De Dios Colmenero. Donostia International Physics Center, San Sebastián.

Sus artículos más citados datan la inmensa mayoría de la década de los 90. Sus artículos

más recientes en el ámbito de la nanoaditivación de polímeros se refieren al estudio del

envejecimiento y el desgaste de los mismos (Krutyeva et al., 2013, Cangialosi et al.,

2013).

Puede afirmarse que se trata también del Área tecnológica analizada más

cercana al mercado. Actualmente existen varias empresas en España dedicadas a

proveer de nanoaditivos que permiten mejorar las propiedades mecánicas de los

materiales poliméricos más comunes. La mayoría de ellas ofrecen también el servicio de

asesoría respecto a cuál es la mejor tecnología de dispersión en cada caso (véase

Proveedores en este mismo Estudio).

Aurorreparación en fugas de gases

Una de las deseos del sector apuntadas por el panel de expertos durante las sesiones

técnicas fue el de encontrar materiales autorreparantes que detuvieran la fuga de gases

cuando esta se produjera. Se ha buscado en este sentido en el campo de la nanotecnología,

pero no se ha obtenido ningún resultado digno de mención en la literatura científica aplicado a

la reparación de fugas de gases.

Tabla 12: Resultados de búsquedas de nanomateriales autorreparante

XXX (palabra clave) Documentos de la

búsqueda "nano XXX"

self-healing 195

self-healing gas 6

self-healing gas leak 0

self-recovery 1

autorepair 0

Sin embargo, sí que existen investigaciones y desarrollos de nanomateriales

autorreparantes aunque sin aplicación directa a la fuga de gases (una situación en la que la

zona a reparar no estaría en reposo). Según (Shchukin and Möhwald, 2007) existen dos

métodos principales mediante los cuales se dispone que se produzca esta autorreparación:


El agente reparador se confina por capas en la superficie a reparar, como por ejemplo en

(Jiang et al., 2004). En este trabajo las membranas se componían de una capa central

conteniendo nanopartículas de oro de 13nm de diámetro y confinada en “sandwich” por

nueve capas a cada lado de dos polielectrolitos, alternando hidrocloruro de polialilamina y

poli(4-estireno-sulfonato de sodio).

El agente reparador se confina en “nanocontenedores” (nanocontainers, nanorservoirs), a

la espera de que se produzca el fenómeno (grieta, exposición al aire, etc.) que los active. Un

ejemplo de este mecanismo es el que se describe en (Kumar et al., 2006)

Ilustración 39: Reparador confinado en capas (A) o en nanocontainers (B). Extraído de (Shchukin

and Möhwald, 2007)


Ilustración 40: Secuencia de autorreparación de lámina con nanopartículas de oro-polielectrolito

en la que previamente (a) se ha provocado una grieta (Jiang et al., 2004).


Patentes

Con la búsqueda “nanocomposite polymer” en título o resumen de patentes se

encontraron 11709 patentes publicadas, 108 de las cuales son de afiliación española. Podemos

destacar de entre las más recientes:

US2014187413 (A1) - NANOCOMPOSITE MATERIALS BASED ON METAL OXIDES

HAVING MULTI-FUNCTIONAL PROPERTIES

Inventores: LAGARON CABELLO JOSE MARIA [ES]; NUNEZ EUGENIA [ES]; BUSOLO

PONS MARIA [ES]; SANCHEZ-GARCIA MARIA DOLORES [ES] + (LAGARON CABELLO

JOSE MARIA, ; NUNEZ EUGENIA, ; BUSOLO PONS MARIA, ; SANCHEZ-GARCIA MARIA

DOLORES)

Solicitantes: LAGARON CABELLO JOSE MARIA [ES]; NUNEZ EUGENIA [ES]; BUSOLO

PONS MARIA [ES]; SANCHEZ-GARCIA MARIA DOLORES [ES]; NANOBIOMATTERS RES &

DEVELPMENT S L [ES] + (LAGARON CABELLO JOSE MARIA, ; NUNEZ EUGENIA, ;

BUSOLO PONS MARIA, ; SANCHEZ-GARCIA MARIA DOLORES, ; NANOBIOMATTERS

RESEARCH & DEVELPMENT, S. L)

Fecha: 3 de julio de 2014.

Descripción: “La presente invención se refiere a materiales nanocompuestos que

comprenden nanoarcillas como soporte de partículas de óxido de metal que dan a los

materiales propiedades multifuncionales. Dichas propiedades se obtienen mediante la

formulación de un tipo específico de aditivos a base de capas de arcillas naturales y/o

sintéticos que se intercalan con óxidos metálicos con secuestrante y/o catalítico y/o de

auto-limpieza y/o anti antimicrobiana y/o de oxígeno capacidad –abrasive y que puede

contener opcionalmente otros orgánica, metal, compuestos inorgánicos o combinación

de los mismos que puedan ejercer una función de compatibilización y/o dispersión y/o

aumento de la funcionalidad de los óxidos metálicos y/o proporcionar nuevas

funcionalidades, tanto pasiva de fortalecimiento físico y activo tales como el carácter

biocida, absorbedores de antioxidantes y química de especies. Además, la presente

invención describe el uso de dichos materiales para aplicaciones multi-sector.”

US2013085212 (A1) - PROCEDURE FOR THE OBTAINMENT OF NANOCOMPOSITE

MATERIALS

Inventores: LAGARON CABELLO JOSE MARIA [ES]; MARTINEZ SANZ MARTA [ES];

LOPEZ RUBIO AMPARO [ES] + (LAGARON CABELLO JOSE MARIA, ; MARTINEZ SANZ

MARTA, ; LOPEZ RUBIO AMPARO)

Solicitante: CSIC CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS [ES];

CONSEJO SUPERIOR INVESTIGACION [ES].

Fecha: 4 Apr 2013.


Descripción: “La presente invención se refiere a un procedimiento para la obtención

de un material nanocompuesto a través de la técnica de mezclar en estado fundido

que comprende una matriz polimérica y un nanoreinforcement que ha sido

previamente dispersados en el mismo plástico u otra matriz por medio de métodos

electrospinning.”

Ver también US2013203878 (A1) - Polymer Composite Foams en el apartado

Aislantes.


“nanocomposite polymer” en su título o resumen.


Ilustración 42: Evolución de número de patentes publicadas que atienden a la búsqueda

“nanocomposite polymer” en su título o resumen en los últimos diez años (téngase en cuenta que las

patentes tardan unos dos años en publicarse).

Patentes (nanocomposites autorreparantes)

De especial relevancia es la siguiente patente de Applied Nanotech encontrada:

WO2014081930 (A1) - SELF-HEALING POLYETHYLENE

Inventores: MAO DONGSHENG [US]; FINK RICHARD LEE [US]; YANIV ZVI [US] +

(MAO, DONGSHENG, ; FINK, RICHARD LEE, ; YANIV, ZVI)

Solicitante: APPLIED NANOTECH HOLDINGS INC [US]

Fecha: 17 Mayo 2012.

Descripción: “Un material compuesto implementa microcápsulas de autocuración

en matrices termoplásticas, tales como polietileno. Un monómero de

diciclopentadieno microencapsulado y una fase sólida de catalizador de Grubbs está

incrustado en una matriz de polietileno para lograr las propiedades de autocuración.

Nanocargas pueden añadirse para mejorar las propiedades de la matriz de polietileno

que incorpora un sistema de auto-sanación.”

En el texto de la patente se especifica que el objetivo de este desarrollo es el de

fugas de gases en tuberías a “baja presión”, sin aclarar qué considera por baja

presión. La empresa solicitante, Applied Nanotech firmó a finales de 2012 un contrato

con el consorcio NYSEARCH-Northeast Gas Association para la demostración y

desarrollo de tuberías de gas que incorporan nanocomposite autorreparante como el

descrito en esta patente.

http://www.appliednanotech.net/news/130110_Self-

Healing_Polyethylene_Pipes.php

http://www.appliednanotech.net/news/130110_Self-Healing_Polyethylene_Pipes.php

http://www.appliednanotech.net/news/130110_Self-Healing_Polyethylene_Pipes.php


DAFO de aplicación de nanotecnología en nanocomposites

DEBILIDADES

Existen ya muchas patentes que condicionan el mercado.


nanomateriales.

AMENAZAS


FORTALEZAS

Demostrada ampliamente la mejora de todas las propiedades mecánicas

usuales para una gran variedad de polímeros mediante la correspondiente

nanoaditivación.

Mucha resultados de ensayos disponibles.

OPORTUNIDADES

Disminuir el tamaño y peso de equipos.


Mejorar la eficiencia y la fiabilidad de los sistemas con componentes

mecánicos móviles (resistencia al desgaste).




Recubrimientos (distintos de antiescarcha)

Uno de los retos tecnológicos a los que se enfrenta el sector es el de evitar la corrosión en

el intercambiadores, normalmente en superficies de cobre o aluminio. Esta tendencia a la

corrosión debida a la presencia de agua se ve agravada por el efecto que ciertos ácidos y

componentes volátiles de los alimentos que se pretenden conservar tienen sobre estas

superficies cuando interactúan con el vapor de agua. El recubrimiento ideal sería pues uno

que, aplicado sobre aluminio o cobre, impida la escarcha, la corrosión, que no tenga toxicidad

alimentaria y que incluso tenga un componente bactericida. Como veremos a continuación, se

han encontrado recubrimientos con combinaciones de algunas, pero no todas, de estas

propiedades.

Se observa que uno de los enfoques más comunes para afrontar el reto de evitar la

corrosión en las investigaciones consultadas es el de recubrimientos hidrófobos, precisamente

en el caso de los recubrimientos antiescarcha. Remitimos al apartado referente a antiescarcha

en el presente Estudio para la consulta de las principales investigaciones sobre hidrofobicidad

y nanotecnología aplicado a aluminio y cobre.

Según (Saji and Cook, 2012) existen tres estrategias en nanotecnología para la prevención

de corrosión, y cada una acarrea diversas ventajas e inconvenientes:

1. Recubrimientos nanoestructurados: cubrir todo el material por una nanocapa con

propiedades protectoras (Catledge et al., 2004).

2. Recubrimientos nanocomposites: incorporación de nanopartículas en recubrimientos

convencionales (pinturas en su inmensa mayoría, y en menor medida por

electrodeposición) (Pang and Zhitomirsky, 2005).

3. Recubrimientos con nanoportadores (nanocarriers, smart coatings): Estos son

recubrimientos activos que pueden responder a un estímulo externo (pH, los cambios

de humedad, de distorsión de la capa, la radiación electromagnética, etc.) y puede

evitar una mayor corrosión por la liberación de inhibidores (Cook, 2005), biocidas, etc.

Recubrimiento Ventajas Inconvenientes

nanoestructurado -Mejor difusión de elementos de aleación -Mejora la resistencia al desgaste

- Más lugares para corrosión en límites de grano

nanocomposite -Mejora la resistencia al desgaste -Multifuncionalidad (añadiendo otras nanopartículas al composite)

- Distribución no uniforme del nanocomponente -Posible toxicidad

nanoportadores

-Liberación controlada inhibidora de la corrosión y/o bactericida -Protección más prolongada -Autorreparante

- Tendencia del nanoportador a formar agregados - Posible toxicidad


Muy pocas investigaciones en el campo de la nanotecnología está relacionadas con la

combinación de evitar la corrosión y la influencia que puedan tener la presencia de alimentos.

De manera aislada, se encuentra en (Punith Kumar and Srivastava, 2014) el desarrollo de

recubrimientos sobre acero utilizando deposición en baños de sulfato de zinc que contenían lo

que el investigador denomina aditivos “verdes” (gluconato de sodio, dextrosa, dextrina y

sacarosa) y comprueba que la estructura atómica del recubrimiento de zinc permanece

inalterada a pesar de la presencia de estos aditivos.

Para el caso de la inclusión de un componente bactericida en el recubrimiento se ha

acudido a la búsqueda de uno de los más usuales indicado por los expertos, los iones plata. El

uso de iones plata ha sido ampliamente estudiados, aunque por ahora poco se sabe sobre el

efecto que sobre la posible corrosión de la superficie final pueden tener dichas nanopartículas.

Uno de los problemas encontrados es que las nanopartículas de plata se corroen en

determinadas circunstancias (se ha estudiado la relación entre su tendencia a la corrosión y su

tamaño en (Ivanova and Zamborini, 2009)). Sin embargo, en determinadas circunstancias se ha

probado que existen un aumento de la capacidad de resistencia a la corrosión (Akram et al.,

2012, Rajendran et al., 2014, Venkateswarlu et al., 2012).

Ilustración 43: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY(nano corrosión) por países, hasta España.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

España

Australia

Rusia

Polonia

Italia

Taiwan

Canada

Francia

Corea del Sur

Reino Unido

Japón

Alemania

Irán

India

EEUU

China


Tabla 13: Resultados de la búsqueda "nano corrosion+XXX"


"nano corrosion+XXX"

corrosion 3906

aluminium 638

aluminium hydrophobic 21

copper 293

silver 98

corrosion (Spain) 60

En el CENIM se encuentran los grupos de investigación de interés para los objetivos de este

Estudio en el ámbito de la corrosión:

Corrosión Atmosférica/Pinturas Anticorrosivas (CAPA). Investigador principal:

Manuel Morcillo Linares. A destacar el proyecto en marcha “Nuevos recubrimientos

orgánicos inteligentes basados en la incorporación de nanopartículas cargadas con

inhibidores de corrosión medioambientalmente aceptables”, todavía en ejecución,

cofinanciado por subprograma de proyectos de investigación fundamental no orientada

del Ministerio de Economía y Competitividad.

Corrosión y Protección de Materiales Metálicos (COPROMAT). Investigadora

principal: Ana Conde del Campo. Cabe destacar el proyecto ya finalizado (cofinanciado

por el Plan Nacional de I+D) . “Recubrimientos nanoestructurados y triboreactivos

resistentes a la corrosión y al desgaste para su aplicación en componentes de motores y

transmisiones (NANOTRIBOCOR). 2005-2007.

Materiales Nanocompuestos y Películas Delgadas de Diseño (SURFPROT).

Investigador principal: Juan Carlos Galván Sierra. Para los objetivos de este Estudio es

destacable el proyecto realizado por este grupo “Reactive Nanoparticulate Coatings

(RENACO)”, ya finalizado (2007-2009), que contó con cofinanciación del VI Programa

Marco de la Unión Europea.

Sólo un trabajo de investigación español en (nano+corrosion) menciona el cobre como

sustrato, (Pellicer et al., 2011). Para el aluminio, se encuentran trabajos sobre todo para la

aleación AA204 (de baja resistencia a la corrosión) en (Andreatta et al., 2011, Rosero-Navarro

et al., 2009). Es de especial interés también el trabajo realizado en el grupo de investigación

GlaSS (Glasses, glass-ceramics and sol-gel materials for a Sustainable Society) dirigido por la

Dra. Alicia Durán en el Instituto de Cerámica y Vidrio, centro adscrito al CSIC, en concreto para

recubrimientos de aluminio en (Durán et al., 2007, Paussa et al., 2010, Rosero-Navarro et al.,

2009). Son particularmente interesantes los desarrollos de GlaSS en la técnica sol-gel para la

obtención de recubrimientos vítreos sobre sustratos metálicos, poseyendo algunas patentes

en este campo (vid.: patente ES2359550, “Recubrimientos vítreos realizados por sol-gel para la

protección de metales frente a la corrosión”).


Ilustración 44: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY(nano corrosion) por afiliación de autoría

española.

0 2 4 6 8 10 12

Consejo Superior de Investigaciones Científicas

CSIC - Instituto de Ciencia de Materiales deMadrid ICMM


Escola Tecnica Superior d'Enginyers Industrialsde Barcelona


Universidad de Extremadura

CSIC - Instituto de Ciencia de Materiales deBarcelona ICMAB


CSIC - Instituto de Ciencias de la ConstrucciónEduardo Torroja IETCC

CIBER Bioingenieria, Biomateriales yNanomedicina


CSIC - Instituto de Ceramica y Vidrio ICV

Asociacion de Investigacion Metalurgica delNoroeste

Universidad Jaume I

Universidad del Pais Vasco - Euskal HerrikoUnibertsitatea, Campus Bizkaia

Universidad Autonoma de Barcelona

CSIC - Centro Nacional de InvestigacionesMetalurgicas CENIM


Patentes

Con la búsqueda “nano coating” se encontraron 107.665 patentes. Con la búsqueda “nano

coating corrosion” se obtuvieron 12277 patentes, de las cuales 38 incluían a algún autor

español.

De especial interés son las siguientes patentes de autoría española:

ES2334542 (A1) - RECUBRIMIENTO SOL-GEL CON NANOPARTICULAS CERAMICAS

PARA LA PROTECCION DE UN SUSTRATO Y PROCEDIMIENTO PARA SU OBTENCION

Inventor: SANCHEZ MAJADO SAGRARIO [ES]; JIMENEZ MORALES ANTONIA [ES];

TORRALBA CASTELLO JOSE MANUEL [ES]; GALVAN SIERRA JUAN CARLOS [ES].

Solicitante: UNIV MADRID CARLOS III [ES]; CONSEJO SUPERIOR DE

INVESTIGACIONES CIENTÍFICAS.

Fecha: 11 Mar 2010

Descripción:” La invención define un recubrimiento sol-gel aplicado a un sustrato

constituido por una red polisiloxánica obtenida a partir de un compuesto organosilano

que comprende nanopartículas de titania embebidas en la red y obtenidas in-situ a

partir de un alcóxido de titanio, en el que la relación molar titanio: silicio está

comprendida en el intervalo de 1:3 a 1:5. Este recubrimiento sol-gel presenta un

menor espesor, actúa como eficaz barrera de protección del sustrato contra la luz

ultravioleta y la corrosión y presenta, además, mejores propiedades mecánicas.

Asimismo, la invención define un procedimiento para la preparación de dicho

recubrimiento.”

ES2341637 (A1) - MICRO- AND NANO-STRUCTURED COMPOSITE MATERIALS

BASED ON LAMINAR DOUBLE HYDROXIDES OF HYDROTALCITE TYPE AND SILICATES

OF THE CLAY FAMILY

Inventor: RUIZ HITZKY EDUARDO [ES]; ARANDA GALLEGO PILAR [ES]; GOMEZ

AVILES ALMUDENA [ES]

Solicitante: CONSEJO SUPERIOR INVESTIGACION [ES] + (CONSEJO SUPERIOR DE

INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)).

Fecha: 23 Jun 2010.

Descripción: “La presente invención se refiere a materiales compuestos de micro o

nano-estructurado sobre la base de hidróxidos dobles estratificados de tipo

hidrotalcita y silicatos de la familia de la arcilla. La invención también se refiere al

proceso de preparación de estos materiales, así como a su uso en diversas aplicaciones

tales como adsorbente, tanto de gases y de contaminantes en medio acuoso,

neutralizador absorbente, ácido, intercambiador de iones, en aplicaciones médicas y

biológicas, como soportes de materiales de origen biológico, tales como enzimas,


como cargas en polímeros, así como precursores de óxidos metálicos y de

catalizadores.”


“nano coating corrosion” en su título o resumen.


coating corrosion” en su título o resumen en los últimos diez años (téngase en cuenta que las patentes



DAFO de aplicación de nanotecnología en recubrimientos

DEBILIDADES


nanomateriales.

Aparición de patentes que restringen el uso de algunos recubrimientos ya

inventados.

Producción de suficiente cantidad para su uso a nivel industrial.

AMENAZAS


FORTALEZAS

Mayor eficacia anticorrosión que recubrimientos actuales comúnmente

usados en la industria.

Existencia de grupos de investigación españoles.

OPORTUNIDADES

Mejorar la eficiencia y la fiabilidad de los equipos.

Posibilidad de añadir varias funciones en un mismo recubrimiento.

Posibilidad de formar proyectos de I+D con grupos de investigación

españoles con experiencia en este campo.


Refractarios

Los refractarios (materiales, que en condiciones de servicio resisten elevadas

temperaturas), tienen por lo general naturaleza cerámica muy heterogénea con múltiples

fases. Así, suelen estar formados por un grueso esqueleto (formado por agregados de

partículas que van desde un tamaño de grano medio a pocos milímetros) enlazado a una

matriz de tamaño de grano fino (la cual puede tener aditivos unidos). Dicha estructura tiene

una fase adicional de naturaleza porosa que contribuye en gran medida a mantener las

propiedades térmicas de estos materiales (Sadik et al., 2014).

Además, los materiales refractarios suelen utilizarse en condiciones muy severas por lo

que su vida útil está condicionada, no sólo por su naturaleza, sino principalmente por su

entorno de trabajo y la aplicación (Kreuels, 2009).

En este sentido, resistir las altas temperaturas no debe ser la única propiedad de este tipo

de materiales. Por ello, en general, estos materiales deben ser resistentes [(Kreuels, 2009)

(Sadik et al., 2014) (Sadik et al., 2014), entre otros, a:

Las altas temperaturas (refractariedad o resistencia piroscópica): capacidad

que tiene una material para resistir elevadas temperaturas sin fundirse ni reblandecerse

conservando sus propiedades.

Choques térmicos: choque es una alta y rápida variación de la temperatura

(pero sin acercarse a la temperatura de ablandamiento del material) lo que provoca una

dilatación de la superficie del material mayor que la del interior de este y en

consecuencia la aparición de grandes tensiones que pueden provocar tanto grietas

como incluso la rotura del material.

Diferentes grados de tensión mecánica y la deformación.

Abrasión mecánica.

Corrosión/ataque de las escorias, metales reactivos, líquidos, gases (como el

CO en los hornos de coque, altos hornos, etc.).

Los materiales refractarios se pueden clasificar en varias clases en función de

distintos criterios, siendo los más habituales (Sadik et al., 2014):

Su composición química: Esta clasificación se basa en la relación anión-catión

de sus componentes. Si esta relación es de 1.5:1.0, el material refractario se clasifica

como neutra, si es mayor que 1.5:1.0 como ácido, y si es menor, como básico. Algunos

ejemplos de materiales refractarios para cada una de las divisiones mencionadas son los

siguientes:

Ácidos: zirconio, sílice, arcilla o ladrillo quemado, alta alúmina.

Neutros: corindón, carbono, carburo de silicio, cromo, cromo-

magnesita.

Básicos: magnesita-cromo, magnesita, dolomita.

El método de instalación: Según sea el método de utilizado se suelen clasificar

en dos grandes grupos:


Conformados: han sido sometidos a algún proceso de conformado

previo a su instalación.

Sin forma: material en polvo que adquiere su forma al ser aplicado

durante su instalación con pistolas, por inyección, etc.

El método de fabricación (fundido y sinterizado).

Porosidad de los materiales (porosas y densas).

La gran mayoría de materiales refractarios se consume en la industria siderúrgica, seguido a

gran distancia por la industria del vidrio y la del cemento, etc. (Kreuels, 2009). Respecto a los

tipos de materiales refractarios producidos, la cabeza la ocupa los hormigones refractarios,

que llegan a ocupar más de la mitad de la producción mundial (Vázquez Méndez, 2004).

Los principales retos a los que se enfrenta la industria de fabricación de materiales

refractarios son (Kuznetsov et al., 2010, Guimaraes and Lee, 2007, Kreuels, 2009, Tamura et

al., 2008)]:

Las materias primas, ya que suponen en torno al 60% de los costes y la mayoría

de las reservas de dichas materias primas están en China.

La energía, ya que es una industria que consume grandes cantidades de

energía y los precios de ésta sufren grandes oscilaciones.

Protección del medioambiente, ya que cada vez más se busca que el sector

produzca menos emisiones, emisiones más limpias, se reduzca el uso de materiales

peligrosos, se reduzcan los residuos, etc. Así, están surgiendo distintas regulaciones con

el objetivo de proteger el medio ambiente, pero que pueden afectar de forma muy

negativa al funcionamiento actual de esta industria.

La investigación en el ámbito de los materiales refractarios se ha basado en el desarrollo de

materiales compuestos de óxidos-carbono-metales, donde el aspecto crucial no sólo son las

reacciones que se producen entre los propios constituyentes del material compuesto, sino las

que se producen entre éstos y los materiales del entorno con los que entran en contacto

durante su utilización. Sin embargo, se considera que el uso de materias primas y técnicas de

producción convencionales será insuficiente para poder afrontar los retos anteriormente

citados, por lo que el sector tiene que innovar tanto en productos como en tecnologías para

seguir prosperando. Así, se considera que la nanotecnología puede ser una de las alternativas

con mayor proyección (Guimaraes and Lee, 2007, Das et al., 2012b).

Se considera que los nanomateriales tienen un gran potencial en el ámbito de los

materiales refractarios por su capacidad para mejorar la resistencia al choque térmico,

resistencia a la abrasión y a la corrosión química de los materiales (Antonovič et al., 2010). En

este sentido se han analizado principalmente nanomateriales derivados del carbono, de

metales y de óxidos metálicos (Guimaraes and Lee, 2007, Antonovič et al., 2010, Georgescu et

al., 2003, Tamura et al., 2008) Así, entre los nanomateriales derivados de:

Carbono: se destaca el potencial de los nanotubos de carbono en la fabricación

de materiales compuestos de óxidos-carbono-metales, ya que incrementan la


conductividad térmica y resistencia del material y, por tanto, puede mejorar su

resistencia al choque térmico.

Metales: se destaca el uso de metales que se usan habitualmente en la

fabricación de materiales compuestos refractarios (que normalmente se usan a escala

micrométrica), pero a escala manométrica. Estos metales son muy reactivos, por lo que

ayudan a evitar la oxidación de la matriz de carbono. Además, también incrementan la

resistencia del material compuesto.

Óxidos metálicos: actualmente ya existe tecnología disponible para producir

aquellos óxidos metálicos a nanoescala de interés para el sector, como son el MgO,

Al2O3, ZrO, Cr2O3 (y sus combinaciones). Estos óxidos son muy reactivos y presentan un

amplio abanico de aplicaciones como agentes de sinterización.

En nanotecnología, los materiales refractarios se dividen principalmente según el tipo

de nanoestructura que posean en dos grupos, materiales:

Nanoporosos: sus propiedades vienen determinadas por el tamaño, la

cantidad, la forma y la distribución de los poros, así como por la estructura de

empaquetamiento del material sólido.

Aditivados con nanopartículas: sus propiedades vienen determinadas por la

cantidad, la estructura, la distribución y la composición de las nanopartículas.

Tabla 14: Ejemplos de trabajos de aplicaciones de la nanotecnología a materiales refractarios.

Tipo de clasificación Tipo Ejemplo de investigación

relevante

Por composición química Ácido (Rendtorff et al., 2014)

(Dudczig et al., 2012)

(Manivasakan et al., 2010)

Neutro (Yoshioka et al., 2010)

(Cappelli et al., 2009)

Básico (Bag et al., 2012)

(Braulio et al., 2010)

Por método de instalación

Conformado (Bag et al., 2012)

(Manivasakan et al., 2010)

Sin forma (Antonovič et al., 2010)

(Dudczig et al., 2012)

(Rendtorff et al., 2014)

(Yoshioka et al., 2010)

Respecto a sectores concretos de aplicación destacan las investigaciones realizadas en la

industria siderúrgica (principalmente con el objetivo de obtener aceros de alta calidad y

pureza) y en la industria del cemento (principalmente con el objetivo de incrementar la

resistencia térmica y resistencia a la compresión de los materiales de construcción) (Nouri-

Khezrabad et al., 2013, Antonovič et al., 2010, Tamura et al., 2008).

La mayoría de los trabajos centrados en la aplicación de la nanotecnología en materiales

refractarios se basa en los ladrillos de óxido de magnesio-carbono (Guimaraes and Lee, 2007,

Das et al., 2012b) y, especialmente, en los de bajo contenido en carbono (Guimaraes and Lee,


2007). Así, se han conseguido mejoras significativas en la resistencia a la corrosión y al choque

térmico por adición controlada de pequeñas cantidades de carbono a nanoescala y también

por el desarrollo de nuevos compuestos antioxidantes. Se ha comprobado que materiales

refractarios de óxido de magnesio-carbono conteniendo tan solo un 3% de carbono a

nanoescala tienen un comportamiento al choque térmico similar que los ladrillos con un 10%

de grafito y que la resistencia a la corrosión estaba cerca de los de magnesio-cromo,

demostrando que pueden sustituirlos en aquellos casos donde la corrosión y la absorción de

carbono es elevada (Guimaraes and Lee, 2007)

En el caso de los materiales de construcción se ha identificado que la adición de

nanopartículas de soluciones de silicato sódico y de SiO2 amorfo es posible incrementar la

resistencia a la compresión y la durabilidad térmica del hormigón hasta 2-3 veces (Antonovič et

al., 2010).

Como principales inconvenientes para la aplicación de nanomateriales destacan:

Coste: el coste de producción de los nanomateriales aún es elevado para el

sector, y se considera por tanto como el principal factor que retrasa la expansión de su

aplicación.

Disponibilidad: actualmente no existen plantas de fabricación de

nanomateriales a gran escala.

Manejo: el manejo y aplicación de nanomateriales es un aspecto crítico, tanto

por su elevada reactividad como por los problemas relacionados con su dispersión y

mezclado.

Así, en la búsqueda de literatura científica sobre la aplicación de

nanomateriales en el ámbito de los materiales refractarios “nano refractory” se han

identificado 458 documentos, donde se observa además un aumento exponencial en el

número de trabajos publicados desde 2001 hasta 2011, año a partir del cual comienzan

a bajar el número de trabajos de forma significativa. El principal país que investiga en

este ámbito Estados Unidos (con una afiliación de 97 trabajos), seguido a gran distancia

por China (63), la Federación Rusa (40), India (35) y Japón (32). El principal país europeo

que investiga en éste ámbito es Alemania (con una afiliación de 26 trabajos), seguido a

gran distancia por Italia (14), Francia (11), Reino Unido (9) y Suiza (8).

Sólo se ha encontrado un trabajo de afiliación española en este ámbito, en el cual

colaboran la Universidad Complutense de Madrid (el Departamento de Química Inorgánica y

el Centro de Microscopía y Citometría), el Instituto de Química Física Rocasolano y el Instituto

de Ciencia de Materiales de Madrid (estos últimos del CSIC).

Por otro lado, se ha identificado una empresa española (Refractaria S.A.) con sede en

Asturias, acaba de terminar un proyecto de I+D cuyo objetivo es el desarrollo de nuevos

materiales refractarios conformados basados en nanotecnología y que cuenta con el apoyo

financiero del Gobierno del Principado de Asturias y de los fondos FEDER. Dicha empresa

forma parte además del patronato de la Fundación ITMA (fundación privada sin ánimo de

lucro, que surge a partir de la Asociación de Investigación sobre Materiales y Materias Primas,


que también tiene su sede en Asturias, www.itma.es) y del Cluster de Refractarios de Asturias

(agrupación de interés económico constituida a fin de promover la I+D+i aplicada en el ámbito

de los refractarios, www.clusterderefractarios.com). Se ha identificado que la Fundación ITMA

ha llevado a cabo diversos trabajos en el ámbito de la nanotecnología y en el de los materiales

refractarios.

Por otro lado, se ha identificado el Instituto de Cerámica y Vidrio perteneciente al CSIC,

como relevante en este ámbito. Así, el centro tiene por misión llevar a cabo investigaciones en

el campo de la Ciencia y la Tecnología de los Materiales Cerámicos y Vidrios. Dentro del

departamento de Cerámica se incluyen los siguientes grupos de investigación

Cerámica Técnica: entre los objetivos de la Sublínea de investigación

“Materiales y recubrimientos bajo condiciones severas de trabajo” se incluye el

desarrollo de nuevos compuestos cerámicos resistentes a elevadas temperaturas, con

alta resistencia al desgaste y la fricción, y con características multifuncionales (alta

conductividad térmica y respuesta eléctrica) y los materiales compuestos con

nanoestructuras de carbono (nanotubos de carbono y grafenos).

Grupo de investigación de Diagramas de Equilibrio de Fases: entre los

objetivos de la sublinea de investigación “Diagramas de equilibrio de fases en sistemas

de interés cerámico. Aplicación al diseño y obtención de biocerámicas y cerámicas

estructurales de alta temperatura” se incluye el diseño y procesamiento de nuevos

cementos y hormigones refractarios y los estudios de corrosión por fundidos y escorias a

materiales refractarios.

Patentes

Con la búsqueda “nano refractory” en título o abstract se obtuvieron 6262 patentes, de las

cuales 26 eran contenían uno o varios autores españoles, sin embargo ninguna de las patentes

sería aplicable a este estudio. Como puede verse en el siguiente diagrama, la búsqueda arroja

patentes sobre todo en el campo de la medicina.


Ilustración 47: Representación de los códigos de patentes asociados a la búsqueda "nano

refractory"

Cabe destacar sin embargo las patentes:

US2014239534 (A1) - NANO-STRUCTURED REFRACTORY METALS, METAL

CARBIDES, AND COATINGS AND PARTS FABRICATED THEREFROM

Inventor: ZINN ALFRED A [US] .

Solicitante: LOCKHEED CORP [US] + (LOCKHEED MARTIN CORPORATION).

Fecha: 28 agosto 2014.

Descripción: “Se proporcionan metal refractario y mezclas de nanopartículas de

carburo de metal refractario y métodos para fabricar la misma. Las mezclas de

nanopartículas se pueden pintar sobre una superficie a recubrir y se calienta a

temperaturas bajas para formar un recubrimiento estanco a los gases. La formación de

metal refractario y recubrimientos de carburo de metal refractario de baja

temperatura permite que estos recubrimientos que se deben proporcionar en las

superficies que de otro modo serían imposibles o muy difíciles de recubrir ya sea

porque son materiales basados en carbono (por ejemplo, grafito, materiales

compuestos carbono / carbono) o la temperatura materiales sensibles (por ejemplo,

los materiales que se fundan, se oxidan, o de lo contrario no resistir temperaturas

superiores a 800 DEG C), o porque la alta relación de aspecto de la superficie podría

prevenir otros métodos de recubrimiento de ser eficaz (por ejemplo, las superficies

interiores de los tubos y boquillas). Las mezclas de nanopartículas también pueden

estar dispuestos en un molde y se sinteriza para formar componentes locura densos.“

CN101875561 (A) - Nano-SiO2 and nano-CaO composite ceramic bond siliceous

refractory castable and preparation method thereof.


Inventor: SHUSEN GAO.

Solicitante: SHUSEN GAO.

Fecha: 3 noviembre 2003.

Descripción:” La invención se refiere a un enlace cerámico compuesto de nano-SiO2

y nano-CaO silíceo refractario moldeable y un método de preparación de los mismos.

El moldeable utiliza nano-SiO2 y nano-compuesto CaO sol-suspensión como agente de

unión de cerámica manométrica. El método de preparación utiliza cuarzo, sílice, humo

de sílice o vidrio agua como el material de partida y adopta el método mecanoquímico

de alta energía, el método de precipitación y el método sol-gel y el sol-suspensión

preparada se añade directamente en la mezcla de bajo mezcla húmeda para formar

una matriz de nano-SiO2 estructural utilizando como componente principal a través

del proceso solation y preparar el refractario moldeable nano-SiO2 de la invención. El

moldeable de la invención utiliza la tecnología nanómetros y el material nanómetros

con el fin de mejorar la estructura macroscópica y la estructura de fósforo y,

obviamente, aumentar la durabilidad y el silíceo refractario moldeable con especial

resistencia a altas temperaturas y resistencia a las grietas se puede preparar y aplicado

con éxito en las estufas de alta viento-temperatura caliente, hornos de fundición de

vidrio, hornos de coque y similares.”

DAFO de aplicación de nanotecnología en refractarios

DEBILIDADES

No hay todavía gran capacidad de producción en refractarios que

incorporen nanomateriales.

Elevado coste actualmente.


nanomateriales.


AMENAZAS


FORTALEZAS

Mejores prestaciones en general que los refractarios actuales.


OPORTUNIDADES

Disminuir el tamaño de capas refractarias.

Proyectos de I+D con grupos de investigación españoles en este ámbito.


Refrigerantes

Los nanofluidos son suspensiones de nanopartículas (1-100 nm) en fluidos convencionales

(Taylor et al., 2013, Saidur et al., 2011). Las nanopartículas son normalmente de naturaleza

metálica o de óxidos metálicos, mientras que los fluidos base suelen ser el agua, los aceites y el

etilenglicol.

El objetivo general del desarrollo de nanofluidos es mejorar las propiedades del fluido base

con la mínima adición de nanopartículas (normalmente w <1% en fluidos de base) (Godson et

al., 2010).

Existen dos formas básicas de obtener nanofluidos (Taylor et al., 2013):

Por simple mezcla de un nanopolvo en un líquido: La aplicación de ultrasonido

de alta intensidad durante períodos prolongados de tiempo es normalmente suficiente

para formar una adecuada suspensión de nanopartículas. Sin embargo, debido a su gran

Área superficial y a las colisiones entre las nanopartículas (debidas a movimientos

Brownianos), las nanopartículas interaccionan fuertemente entre sí en el fluido receptor

a través de fuerzas de Van der Waals. Ello puede provocar la aglomeración de las

mismas (a veces hasta de tamaño micrométrico) formando partículas, las cuales no

pueden ser mantenidas en suspensión y por tanto, se depositan. Por ello, se suele añadir

un agente estabilizante para mantener el máximo tiempo posible la dispersión de las

nanopartículas en el nanofluido.

Mediante síntesis directa: implica que el procesos de síntesis de las

nanopartículas, la modificación de la superficie para su estabilización, y el

transporte/mezcla con el líquido anfitrión se consiguen todos en un único proceso. Este

protocolo puede implicar varias etapas de calentamiento, refrigeración, y mezcla para

formar y estabilizar las nanopartículas en el disolvente. Este enfoque es difícil debido a

la complejidad de los protocolos de reacción química, pero también puede sufrir de

mala reproducibilidad (Özerinç et al., 2010, Hauser, 1955, Ghadimi et al., 2011). La

principal dificultad de este enfoque es la eliminación de productos químicos indeseados

tras la síntesis de los nanofluidos.

Las aplicaciones de los nanofluidos se han mostrado muy diversas. Así, se ha estudiado su

aplicación a los ámbitos más diversos, incluidas la biomedicina, las reacciones catalíticas, la

mejora la transferencia de calor, energía lumínica, etc. En la Tabla 2 se incluyen algunos

ejemplos de aplicaciones de nanofluidos.


Tabla 15: Ejemplos de aplicaciones de nanofluidos.

Referencia Tipo de

nanopartículas Uso del nanofluido

(Zhong et al., 2010) (Chakraborty et al., 2010) (Inada et al., 2009)

Metales nobles (Pd, Pt, Ag, Au)

Catálisis, resonancia de plasma, mejora la transferencia de calor.

(Ding et al., 2009) (Shimkevich, 2009) (Zhang and Hidrovo, 2009)

Magnéticas (Fe, Ni, Co)

Transferencia de calor, imágenes biomédicas, control de flujo, absorbentes

de microondas

(Wu et al., 2009) (Arai and Furuya, 2009) (Ghazvini et al., 2009)

Semiconductores, puntos cuánticos

(Si, CdS, CdSe, ZnS, ITO)

Fluorescencia, trampas de luz, LEDs, memoria óptica

(Vishwakarma et al., 2009) (Sohn and Klhm, 2009) (Ebrahimi et al., 2009)

Core-Shell (metal, semiconductor, o

núcleo de polímero y/o la cubierta)

Biomedicina, fluorescencia, absorbedores solares, sensores, optoelectrónica,

catalizadores-

(Eapen, 2009) (Hung et al., 2009) (Koziel et al., 2009)

Óxidos metálicos (Al, Ti, Zn, Cu, etc.)

Transferencia de calor, catalizadores, optoelectrónica

(Vajjha and Das, 2009) (Bergman, 2009) (Mochalin et al., 2009)

Polímeros Biomedicina (administración de fármacos), optoelectrónica conductiva

Actualmente, más del 70% de la energía que se produce se hace en forma de calor. En

muchos sistemas industriales, el calor debe, bien transferirse desde la fuente de energía hasta

el sistema o bien eliminarse del propio sistema. En consecuencia, la optimización de los

procesos de transferencia de calor y reducir las pérdidas de energía son tareas cada vez más

importantes (Wen et al., 2009).

Los fluidos que se utilizan normalmente para la transferencia de calor (como el agua, los

aceites y el etilenglicol) poseen varios inconvenientes, destacando su bajo rendimiento de la

transferencia de calor, lo que redunda en el bajo rendimiento de los intercambiadores así

como en la dificultad de disminuir su tamaño (Trisaksri and Wongwises, 2007).

Una de las técnicas descritas para la mejora de la transferencia de calor en fluidos mediante

la mejora de la conductividad térmica es el uso de partículas sólidas como aditivo en

suspensión en el líquido base.

Sin embargo, su aplicación ha tenido escaso éxito debido a los problemas que presentan.

Así, los principales problemas descritos por la adición de partículas son la sedimentación de las

mismas, la erosión que producen en los sistemas por los que circulan, la formación de

incrustaciones y el aumento de la caída de presión del canal de flujo.

La producción nanofluidos ha permitido superar los problemas tradicionales que presenta

el uso de partículas sólidas como aditivo en suspensión en los fluidos para la transferencia de

calor (Trisaksri and Wongwises, 2007).


Respecto a las propiedades térmicas de los nanofluidos, destaca el que se ha observado

que aumentan la conductividad térmica y la transferencia de calor por convección respecto al

fluido base (Eastman et al., 1997, Hwang et al., 2006, Jung et al., 2009, Kim et al., 2009, Liu et

al., 2006, Mintsa et al., 2009, Saidur et al., 2011, Sharma et al., 2009, Yu et al., 2009, Zeinali

Heris et al., 2007).

Por otro lado, distintos autores han informado que las propiedades térmicas de los

nanofluidos elaborados a partir de nanotubos de carbono son mucho mejores que los de

aquellos elaborados con otro tipo de nanopartículas con la misma fracción de volumen (Xie et

al., 2003, Maré et al., 2011, Liu et al., 2005). Es más, no sólo mejoran sus propiedades

térmicas, sino también sus propiedades eléctricas y mecánicas por lo que el uso de estos

nanofluidos es muy prometedor (Halelfadl et al., 2014).

En los últimos años se ha evaluado la aplicación de nanofluidos en distintos ámbitos,

destacando su potencial aplicación en la refrigeración de motores, calentamiento agua

mediante energía solar, refrigeración de dispositivos electrónicos, enfriamiento del aceite de

transformadores, mejora de la eficiencia de generadores diésel, refrigeración de los

dispositivos de intercambio de calor, mejora de la eficiencia de transferencia de calor de los

refrigeradores, en refrigeradores-congeladores domésticos, refrigeración de mecanizado, en

reactores nucleares, etc. Los resultados de estas investigaciones indican que la sustitución de

los refrigerantes convencionales por nanofluidos es prometedora (Saidur et al., 2011).

En comparación con las suspensiones convencionales de sólidos en líquidos, y en el ámbito

de la mejora de las propiedades térmicas, los nanofluidos poseen las siguientes ventajas

(Saidur et al., 2011):

Elevada superficie específica, y por lo tanto mayor superficie para la transferencia de

calor entre las partículas y el fluido.

Alta estabilidad de la dispersión, con predominio del movimiento Browniano de las

partículas.

Potencia de bombeo reducida, en comparación con el líquido puro, para lograr una

transferencia de calor equivalente.

Reducción en la formación de obstrucciones en comparación con las suspensiones

convencionales, facilitando así la miniaturización de los sistemas.

Posibilidad de ajustar las propiedades, mediante la variación de las concentraciones

de partículas, para adaptarse a diferentes necesidades.

Sin embargo, los principales factores que dificultan la comercialización de los

nanofluidos son:

Desconocimiento de los mecanismos exactos de mejora de la transferencia de calor

en los nanofluidos aún no están claros. Así, a pesar de las numerosas investigaciones

que se han realizado en los últimos años, aún se encuentran inconsistencias en los

resultados publicados entre los modelos teóricos de conductividad térmica de

nanofluidos y los resultados experimentales.


Desarrollo de nanofluidos estables en el tiempo.

El (todavía elevado) coste de producción de los nanofluidos.

A pesar de ello, el mercado potencial de los nanofluidos para aplicaciones de transferencia

de calor se estimó en más de 2 mil millones de dólares en el año 2007, con perspectivas de un

mayor crecimiento en los siguientes años (Wen et al., 2009).

Aplicaciones de los nanofluidos en los refrigerantes para automoción

La industria del automóvil busca continuamente una mayor eficiencia energética, para lo

cual se buscan no sólo motores de mayor rendimiento, sino también un menor consumo de

combustible achacable a otros factores no relacionados con el diseño del motor.

En este sentido, la optimización en el diseño del radiador permitiría una disminución en el

tamaño y peso del vehículo y por tanto un menor consumo de combustible (Leong et al.,

2010). El enfoque clásico para la optimización de los radiadores es aumentar el Área de

transferencia de calor y mejora el coeficiente de transferencia de calor por convección de aire,

normalmente mediante un incremento en el número de aletas y de microcanales. Sin

embargo, se considera que esta enfoque ya ha llegado a su límite de mejora (Leong et al.,

2010, Elias et al., 2014, Alam et al., 2011).

Por otro lado, los líquidos refrigerantes convencionales utilizados en los radiadores de

automóviles (agua y etilenglicol) presentan como principal limitación el tener una baja

conductividad térmica, lo que ha llevado a buscar alternativas como la utilización de

nanofluidos. Así, se han realizado distintos estudios en el que se han ensayado nanofluidos

como líquidos refrigerantes en radiadores de automóviles (Peyghambarzadeh et al., 2011,

Oliet et al., 2008, Vajjha et al., 2010); obteniéndose en torno a un 40-50% de mejora en la

transferencia de calor (Leong et al., 2010, Hussein et al., 2014).

Por tanto, utilizando nanofluidos como líquidos refrigerantes puede reducirse el tamaño y

el peso de los radiadores sin afectar a su rendimiento de la transferencia de calor, lo que se

traduce en mejores características aerodinámicas para Área frontal del automóvil y, por tanto,

en un menor coeficiente de resistencia y en un menor consumo de combustible, mejorando

toda la eficiencia del sistema (Leong et al., 2010). Así, se ha estimado que el uso de

nanofluidos permitiría reducir en torno al 30% el tamaño del radiador, lo que podría traducirse

en un ahorro de combustible de hasta el 10% (Peyghambarzadeh et al., 2013).

Aunque el rendimiento del radiador de un automóvil está condicionado por la eficiencia en

la transferencia de calor del sistema, éste depende en gran medida de la conductividad

térmica, la viscosidad, la densidad y el calor específico del líquido utilizado como refrigerante

(Elias et al., 2014). En general, en el caso de los nanofluidos, se puede decir que:

La viscosidad es mayor respecto al fluido base. Además esta aumenta al aumentar

la concentración y al aumentar el tamaño de partícula. Sin embargo, la viscosidad

disminuye al aumentar la temperatura.

La densidad es mayor al aumentar la concentración en nanopartículas.


El calor específico depende de numerosos factores (tipo, tamaño y concentración

de nanopartículas, tipo fluido base, temperatura, etc.), sin poder dar una regla

general.

Sin embargo, la información disponible actualmente sobre las propiedades fundamentales

de nanofluidos cuando actúan como refrigerantes en radiadores es muy limitada (Elias et al.,

2014) por lo que este campo se presenta como una gran oportunidad donde generar

conocimiento.

Así, en la búsqueda de literatura científica sobre la aplicación de nanomateriales en el

ámbito de la refrigeración “nano coolant” se han identificado 182 documentos, siendo el

principal país que investiga en este ámbito Estados Unidos, seguido a gran distancia por India,

China, Japón y Corea del Sur. El principal país europeo que investiga en éste ámbito es

Alemania, con una afiliación de 8 trabajos. Ningún trabajo de afiliación española se ha

encontrado en este ámbito.

En el caso concreto de la búsqueda de información científica sobre la aplicación de

nanomateriales en el ámbito de los radiadores “nano radiator”, sólo se han identificado 76

documentos, siendo los principales países que investigan en este ámbito Estados Unidos y

China. El principal país europeo que investiga en éste ámbito es Italia, con 6 trabajos. Ningún

trabajo de afiliación española se ha encontrado en este ámbito.

Aplicaciones de los nanopartículas en los refrigerantes R134a

El R134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) es el refrigerante alternativo más utilizado en equipos

de refrigeración (refrigeradores, aparatos de aire acondicionado en automóviles, etc.). Aunque

su potencial de calentamiento global es relativamente alto, ha sido aceptado como una

alternativa menos dañina al R12 en muchos países (Bi et al., 2008).

En el caso de estos refrigerantes, también se han realizado ensayos con nanopartículas

(Javadi and Saidur, 2013) de distinta naturaleza, destacando el TiO2, Al2O3, CuO, naotubos de

carbono. Sin embargo, cuando se han realizado ensayos de dispersión de nanopartículas en

este tipo de refrigerantes para mejorar sus propiedades, a diferencia de en otros fluidos base

(como agua o etilenglicol), se observa que se produce una rápida y notable aglomeración y

sedimentación de las nanopartículas (Henderson et al., 2010).

En los sistemas de refrigeración basados en el ciclo de compresión de vapor, la mayoría de

las pérdidas de rendimiento del sistema se producen por la fricción de los distintos

componentes del compresor, por lo que se requiere la adición de lubricantes para disminuir

en la medida de lo posible dicha fricción (Ahamed et al., 2011). En los sistemas de refrigeración

no se pueden utilizar los aceites minerales tradicionales como lubricantes junto con el R134a,

debido a la fuerte polaridad química del RC134a. En estos casos se suelen utilizar poliolésteres

(POE) como lubricantes. Sin embargo, debido a sus propiedades hidroscópicas e hidrolíticas

pueden existir problemas en los sistemas de refrigeración que utilizan aceite POE como, por

ejemplo, generación de depósitos que ahogan el flujo y aumentan la fricción en el compresor

(Bi et al., 2008).


Por ello se han analizado el uso de nanopartículas para mejorar el rendimiento de los

sistemas de refrigeración. Así, se ha observado que en el caso de las mezclas de RC134a/POE,

cuando se añaden nanopartículas se mejora la transferencia de calor, que puede llegar hasta

un 79% con la adición de un 0,08% (en fracción de volumen) de nanopartículas (Henderson et

al., 2010).

En este sentido, además del uso de nanopartículas para mejorar las propiedades térmicas

de los refrigerantes, se han realizado investigaciones para mejorar la eficiencia y la fiabilidad

de los sistemas de refrigeración (Ahamed et al., 2011). Así, en el caso de refrigeradores

domésticos que utilizan como refrigerante RC134a con mezcla de aceite mineral y

nanopartículas, se destaca un funcionamiento normal y eficiente y un menor consumo de

energía (en torno a un 25% menos) (Javadi and Saidur, 2013, Bi and Shi, 2007).

Tabla 16: Ejemplos de aplicaciones de nanopartículas en refrigerantes.

Referencia Refrigerante Nanopartículas %

Vol. Resultado observados

(Sathyanarayana et al., 2010)

R123 R134a

CNT (20nm x 1µm)

1,0 Aumento en el coeficiente de

transferencia de calor hasta el 36,6%

(Schroeder and Morris, 2010)

R141b TiO2 (21 nm) 0,01-0,05

Deterioro de la ebullición nucleada en recintos cerrados al aumentar la

concentración de partículas

(Peng et al., 2009) R113 CuO (40 nm) 0,0-0,5

Incremento en la caída de presión por fricción en un 20,8%

(Kedzierski and Gong, 2009)

R134a CuO (30 nm) 0,5 Mejora en el coeficiente de

transferencia de calor en un 50-275%

(Singh et al., 2010) R113 Diamante (10

nm) 0,0-0,05

Incremento del 63,4% en el coeficiente de ebullición nucleada en

recintos cerrados

(Bi and Shi, 2007) R134a TiO2 (n/d) n/d Reducción del consumo de energía

en un 7,43%

(Suri et al., 2010) R134a CuO (n/d) n/d Sin caída de presión significativa.

Aumento del coeficiente de transferencia de calor en más del 100%

(Berlet et al., 2010) NH3 H2O

Al2O3 (n/d) CNT (n/d)

0,06 0,08

Velocidad de transferencia de calor un 20% superior que los que no tienen

nanopartículas

CNT: Nanotubos de carbono

En general, a modo de resumen se puede decir que el uso de nanopartículas en el sistema

de refrigeración proporciona las siguientes ventajas (Mahbubul et al., 2013, Javadi and Saidur,

2013, Ahamed et al., 2011, Bi and Shi, 2007):

Mejorar las propiedades del refrigerante (conductividad y de transferencia de calor).

Su uso como un aditivo puede:

o aumentar la solubilidad del lubricante en el refrigerante.

o disminuir el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste.

o Reducir el consumo de energía.

En la búsqueda de literatura científica sobre la aplicación de nanomateriales para mejorar

las propiedades del refrigerante R134a “nano r134a” se han identificado sólo 14 documentos,


siendo los principales países que investigan en este ámbito Estados Unidos y China. Sólo 2 de

los trabajos tienen afiliación europea, en concreto de Suecia). No se han encontrado grupos de

investigación españoles con estudios sobre este ámbito.

Aplicaciones de los nanopartículas en los refrigerantes R404a

No se ha encontrado información referente a aplicaciones de nanopartículas en el gas

refrigerante R404a (búsqueda de palabras clave nano+r404a).


coolant fluid” en su título o resumen en los últimos diez años (téngase en cuenta que las patentes


Patentes

La búsqueda “nano r134a” arroja 44 patentes. Dos de ellas eran patentes de sensor de

dicho refrigerante (ver apartado Sensores en este mismo Estudio).

Se encontró también una patente de tecnología de dispersión de nanopartículas que afirma

mejorar las propiedades de una larga lista de refrigerantes conocidos, entre ellos r134a y

r404a:

US2006027484 (A1) - Fine particle dispersion compositions and uses thereof

(WO2006017571 (A2), WO2006017571 (A3), AR055477 (A1)).

Descripción: “La presente invención se refiere a composiciones de dispersión que

comprenden aceites sintéticos u otros fluidos de transferencia de calor y partículas

finas. Las composiciones también comprenden al menos un dispersante. Las

composiciones de dispersión han mejorado las propiedades de conductividad térmica,

lo que puede traducirse en un rendimiento mejorado la eficiencia energética en una

variedad de aplicaciones de transferencia de calor. Tales aplicaciones incluyen

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?FT=D&date=20060209&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=US&NR=2006027484A1&KC=A1&ND=1


compresión de vapor de aire acondicionado y sistemas de refrigeración de todo tipo,

fluidos de transferencia de calor secundario, y otra de calefacción o refrigeración

aplicaciones de fluidos“.

Con la búsqueda “nano coolant fluid” se halla que EEUU lidera la publicación de patentes

con 1150, seguido muy de lejos por Japón (68). Ninguna patente de afiliación española.


“nano coolant fluid” en su título o resumen.


DAFO de aplicación de nanotecnología en refrigerantes

DEBILIDADES

Desconocimiento de los mecanismos exactos de mejora de la transferencia de

calor en los nanofluidos.

Duración de la estabilidad de la dispersión de nanofluidos.


nanomateriales.

No hay investigaciones para la aplicación de nanotecnología en el refrigerante

R404a.

Inexistencia de grupos de investigación españoles en este ámbito.

AMENAZAS

El coste de producción de los nanofluidos.

Producción de suficiente cantidad para su uso a nivel industrial.


FORTALEZAS

Intensa investigación en el campo de los nanofluidos. Generación continua y

cuantiosa de nuevo conocimiento.

Mayor superficie para la transferencia de calor entre las partículas y el fluido.

Mayor estabilidad de la dispersión en comparación con las suspensiones

convencionales.

Potencia de bombeo reducida, en comparación con el líquido puro, para lograr

una transferencia de calor equivalente.

Su uso como un aditivo puede:

o aumentar la solubilidad del lubricante en el refrigerante.

o disminuir el coeficiente de fricción y la tasa de desgaste.

o Reducir el consumo de energía.


OPORTUNIDADES

Disminuir el tamaño y peso de los radiadores.


Mejorar la eficiencia y la fiabilidad de los sistemas de refrigeración basados en el

ciclo de compresión de vapor.

Posibilidad de ajustar las propiedades, mediante la variación de las

concentraciones de partículas.

Reducción en la formación de obstrucciones.


Sensores de gases En general, la detección de gases es un tema de gran importancia industrial, principalmente

en el ámbito del control de las emisiones industriales, de vehículos, en la seguridad doméstica

y la vigilancia y en el control medioambiental. Así, se han desarrollado distintos sistemas para

la detección de numerosos gases (destacando el CO2, CO, SO2, O2, O3, H2, Ar, N2, NH3, H2O y

vapores orgánicos diversos (Lemieux et al., 2004, Harrison and Webb, 2001, Butnar and Llop,

2007, Abdul-Wahab et al., 2002, Jiménez-Cadena et al., 2007, Bogue, 2014)). Dicho interés se

deriva normalmente de sus propiedades tóxicas y a su presencia en el entorno, principalmente

como consecuencia de determinadas actividades del hombre, lo cual también fue puesto de

manifiesto por el panel de expertos consultado.

Sin embargo, la baja selectividad de los sensores tradicionales o las dificultades

operacionales a las que se enfrentan, han fomentado el estudio y desarrollo de materiales con

nuevas propiedades. Entre ellos se encuentran los materiales desarrollados a partir de

materiales tradicionales pero en un modo nanoestructurado.

En general los sensores de gases requieren de gran selectividad para cada gas, ya que en la

mayoría de los casos deben ser capaces de detectarlos en matrices y muestras complejas.

Además, los dispositivos deben ser, no sólo altamente sensibles y reversibles, sino también

robustos. Desde el punto de vista operativo, entre otras características, deben ser compactos y

tener bajos costes de fabricación.

El uso de óxidos semiconductores ha tenido un gran impacto en el desarrollo de sensores

para la detección de gases. Sin embargo, la aparición de determinadas dificultades operativas

(por ejemplo, trabajar a altas temperaturas) a menudo limita el uso de este tipo de materiales

(Jiménez-Cadena et al., 2007). Así, como alternativa se han propuestas modificar algunos de

los parámetros estructurales de los sistemas de detección, destacando el uso de materiales

nanoestructurados (nanomateriales).

Entre los nanomateriales utilizados en la detección de gases se incluyen los nanotubos

(principalmente de carbono), las láminas delgadas (destacando el grafeno), los nanocables de

óxidos de metales semiconductores y otras geometrías de nanoestructuras alargadas

(destacando las metálicas y las de diamante) y los polímeros (Bogue, 2014).

Entre las ventajas comunes al uso de cualquier nanomaterial destaca su alta relación de

superficie (Bogue, 2014), lo que aumenta la superficie útil de estos y, en consecuencia

favorece los fenómenos de interacción entre los gases y el sensor, lo cual finalmente provoca

un aumento de la sensibilidad de detección del dispositivo. Destacamos a continuación las

ventajas e inconvenientes atendiendo a (Jiménez-Cadena et al., 2007) en el uso particular de

distintos nanomateriales para sensores de gases.


Tabla 17: Principales ventajas e inconvenientes de los nanomateriales utilizados en

sensores de gases (Jiménez-Cadena et al., 2007).

Nanomaterial Ventajas Inconvenientes

Óxidos metálicos La alta relación área/volumen. Tiempos de respuesta bajos. Alta sensibilidad. La funcionalización con

nanopartículas metálicas aumentan la sensibilidad y la estabilidad de los sensores.

Temperaturas de trabajo más bajas. Los resultados se pueden mejorar

usando procesos de recocido.

Las nanoestructuras requieren tratamientos posteriores, tales como calcinación y recocido, y el uso de altas temperaturas y técnicas avanzadas para la deposición de la película

Se requieren procesos adicionales de caracterización para obtener información sobre el tamaño y la forma de los materiales

Nanopartículas metálicas

La capa de detección no requiere tanto material.

Algunas nanopartículas actúan como catalizadores y aumentan la velocidad del proceso de detección.

Se pueden utilizar interacciones específicas con biomoléculas para inmovilizar la capa de detección.

Las nanopartículas requieren recocido y técnicas avanzadas para la deposición

Las técnicas de caracterización son caras

Complejos metálicos Son detectores muy selectivos ya que la detección se basa en reacciones específicas.

En muchos casos las reacciones son reversibles.

La síntesis de complejos es cara.

Polímeros Las capas delgadas de polímeros proporcionan tiempos de respuesta cortos y alta reproducibilidad.

La estabilidad y la selectividad son bajas.

Nanotubos de carbono (CNTs)

Los CNT primarios tienen tiempos de respuesta y recuperación más cortos, alta sensibilidad, reversibilidad y estabilidad.

Se pueden obtener por varias técnicas (síntesis o deposición).

Respuestas a temperatura ambiente. El envejecimiento y los procesos

térmicos aumentan la sensibilidad de los sensores

Cuando óxidos metálicos se depositan en forma de nanopartículas en la superficie de los CNTs se pueden conseguir temperaturas de trabajo más bajas.

Los sensores de gases ionizados son pequeños y tienen voltajes de ionización bajos, por lo que su consumo de energía, coste y el riesgo operacional son más bajos.

Se requieren procesos adicionales de purificación

Falta de selectividad para los CNT primarios.

Los CNTs son relativamente caros en comparación con otros materiales.

Las redes de CNTs disminuyen la repetibilidad de los sensores.

Los mecanismos de reconocimiento de gases incluyen procesos de:


Absorción, en particular en óxidos metálicos y nanotubos de carbono

Formación de macromoléculas o enlaces covalentes entre el sensor y el analito,

como en algunos complejos metálicos.

Cuando estos materiales reciben el estímulo de la capa de detección (tras el

reconocimiento de la molecular/ión) se pueden generar señales, principalmente en

forma de cambios en sus propiedades:

Eléctricas (por ejemplo, conductividad o impedancia)

Ópticas (por ejemplo, coeficiente de absortividad molar o índice de refracción).

En este sentido, aunque es difícil comparar la sensibilidad y la selectividad de los sensores

nanométricos con sensores de mayor escala, se sugieren que el aumento de la sensibilidad o la

disminución en el tiempo de respuesta del sensor está disminuye a medida que el espesor o el

tamaño de las partículas disminuye de óxidos metálicos (Quercia et al., 2004, Malyshev and

Pislyakov, 2003, Korotcenkov, 2005, Arshak and Gaidan, 2006).

En la búsqueda de literatura científica sobre la aplicación de nanomateriales en sensores de

gases “nano sensor gas” se han identificado 2.197 documentos, de los cuales 68 tienen

afiliación española.

Ilustración 50: Resultados de la búsqueda de publicaciones TITLE-ABS-KEY ( nano sensor gas ) por

países.

0 100 200 300 400 500 600

Canada

Rusia

Francia

Taiwan

Reino Unido

Irán

España

Australia

Alemania

Italia

Japón

Corea del Sur

India

EEUU

China


Ilustración 51: Resultados de la búsqueda TITLE-ABS-KEY ( nano sensor gas ) por afiliación de

autoría española.

Entre las investigaciones de filiación española destaca la actividad realizada por los centros

catalanes y, en especial, la de la Universidad de Barcelona (25 trabajos) y la de la Universidad

Rovira i Virgili (24 trabajos). De dichos centros destacan los investigadores Joan Ramón

Morante (18 trabajos) de la Universidad de Barcelona y Eduard Llobet (16 trabajos) de la

Universidad Rovira i Virgili. En la tabla 2 se recogen los principales centros españoles que han

publicado en éste ámbito.

Es de destacar la aportación del Grupo de I+D en sensores de gases (GRIDSEN), la Dra.

Isabel Sayago Olmo es desde 2001, investigadora del Grupo de Sensores del CSIC del Instituto

de Tecnologías Físicas y de la Información. Ha participado en más de 25 proyectos de

investigación relacionados con el desarrollo de prototipos de sensores (resistivos y

gravimétricos) para la detección de gases y/o vapores. Los diferentes sensores desarrollados

han sido aplicados en el control del medioambiente (aire, agua, suelo), en el control de la

calidad de los productos alimenticios (alimentos, bebidas), en la seguridad civil (detección de

agentes de guerra biológica y química) y en la salud (detección de compuestos orgánicos

volátiles presentes en alguna enfermedades). Su actividad investigadora se centra en el diseño

y desarrollo de sensores de gases como sensores resistivos, SAW y de ondas Love, con

resultados interesante entre otros en la detección de NOx (Sayago et al., 2005, Sayago et al.,

2008, Sayago et al., 2007, Sayago et al., 1995, Sayago et al., 2013, Matatagui et al., 2014).

Actualmente, su interés se centra en la investigación y el desarrollo de nanoestructuras

semiconductoras nanohilos, nanofibras, así como nuevos nanomateriales nanotubos de

carbono, el grafeno o materiales compuestos (nanocomposites). Todos estos materiales

0 10 20 30

FAE - Francisco Albero S.A.

Universidad de Zaragoza

CSIC - Centro Nacional deMicroelectronica CNM

CSIC - Instituto de Microelectronica deBarcelona IMB-CNM

Universidad Publica de Navarra

Catalonia Institute for Energy ResearchIREC




nanoestructurados son candidatos interesantes para ser utilizados como películas sensibles a

la presencia de gases o vapores, y son la clave para el desarrollo de nuevos de dispositivos

sensores con rendimiento superior a los sensores de gas convencionales.

Cabe destacar la existencia de la red IBERNAM. IBERNAM se configura como la Red

Española en Micro y Nanosistemas, asociación Nacional sin ánimo de lucro, inspirada en la

asociación anteriormente denominada Grupo Español de Sensores (GES), e integra a los

principales grupos nacionales procedentes de Universidades, Centros Públicos y Privados de

Investigación, Centros Tecnológicos y Empresas con actividad acreditada en las citadas Áreas

científicas y tecnológicas. Actualmente está formada por 27 Grupos Nacionales, con fuerte

actividad, contrastada por los proyectos competitivos Nacionales, Internacionales, Industriales,

Regionales y contratos de los Grupos. El espíritu de esta colaboración se orienta hacia la

aplicación industrial de los nano-microdispositivos, propiciando y participando además en

proyectos que permitan profundizar en la adquisición de las habilidades precisas en

nanotecnologías que asegure, a medio plazo, su desarrollo en aplicaciones industriales.

IBERNAM es pues un importante foco dinamizador, al cual acudir para recabar información

en el caso de composición de consorcios de proyectos de I+D, celebración de jornadas entre el

sector de la refrigeración y la climatización y posibles proveedores de nanotecnología, etc.

Adicionalmente, y si bien no directamente relacionado con nanomateriales, también cabría

citar al Grupo de Transductores Químicos adscrito al Instituto de Microelectrónica de

Barcelona (IMB-CNM, adscrito al CSIC) tiene dilatada experiencia en la resolución de

problemas analíticos convencionales mediante sensores fabricados con tecnología

microelectrónica, así como en el diseño de nuevos transductores (bio)químicos basados en

diferentes materiales y métodos de interacción y su adaptación a los requerimientos del

mercado. Este grupo es un referente en el Área de los sensores químicos de estado sólido

obtenidos mediante tecnología de silicio.

Así mismo son de relevancia las investigaciones llevadas a cabo por el Dr. Eduard Llobet, al

frente del Grupo MINOS (Microsistemas y nanotecnologías para el análisis químico), en la

Universidad Rovira i Virgili (Tarragona), en concreto en el uso de nanomateriales con base en

carbono para la fabricación de sensores (Llobet, 2013, Leghrib et al., 2011). Actualmente, las

líneas de investigación del Grupo MINOS son:

1. Fabricación y caracterización de sensores de gases basados en nanomateriales:

Nanotubos de carbono funcionalizados con nanopartículas de metal u òxidos metálicos mediante tratamientos con plasmas reactivos;

Nanohilos de óxidos metálicos puros o decorados con nanopartículas de metal crecidos mediante deposición química en fase vapor asistida por aerosol;

Nanocolumnas y nanotubos de óxidos metálicos obtenidos mediante técnicas de anodización;

Integración bottom-up de los materiales citados anteriormente en dispositivos MEMS.


2. Fabricación y caracterización de biosensores para la detección de patógenos empleando electrodos modificados con nanotubos de carbono

3. Desarrollo de aplicaciones de sistemas multisensor en ámbitos de medio ambiente, seguridad alimentaria y salud.

En el ámbito andaluz, sólo se han encontrado dos trabajos en este ámbito: uno publicado

por la Universidad de Granada, sobre la aplicación de nanocomposites para la detección de

oxígeno (Medina-Rodriguez et al., 2013), y otro publicado por la Universidad de Sevilla, sobre

aplicaciones de nanopartículas de WO3 para la detección de gases de NH3 (Jiménez et al.,

2003).

Uso de nanomateriales en sensores de gases de NOx

Los óxidos de nitrógeno (NOx) forman un importante grupo de gases, siendo los más

importantes por sus efectos el óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) por sus

efectos sobre el medioambiente y la salud humana. Su naturaleza contaminante se debe

principalmente a que por un lado destruyen la capa de ozono atmosférica (actúan como

catalizadores de la descomposición del ozono) y a que se transforman en la atmósfera en ácido

nítrico y/o nitratos (los cuales son arrastrados por el agua de lluvia formando parte de las

lluvias ácidas). Por otro lado, sus efectos sobre la salud humana suelen ser de tipo respiratorio,

leve a las concentraciones usuales presentes en la atmósfera (irritación de mucosas), aunque a

concentraciones superiores pueden provocar bronquitis (<50 mg/m3) e incluso neumonía

(<280 mg/m3).

Como se ha citado anteriormente, los NOx son un grupo de compuestos químicos que han

sido objeto de la aplicación de nanomateriales en el desarrollo de nuevos sensores.

En la tabla 3 se incluyen algunos ejemplos y características de sensores de NOx basados en

nanomateriales. Como se puede observar, existe una amplia gama de sensores para NOx

(principalmente centrados en la detección de NO2) diseñados para trabajar en las más diversas

condiciones de temperatura (desde temperatura ambiente hasta más de 300ºC) y que pueden

determinar concentraciones de hasta aproximadamente 1 ppb de NO2. Respecto a los tiempos

de respuesta, también se observa un rango elevado, que va desde 1 a 25 min.


Tabla 18: Ejemplos y características de sensores de NOx basados en nanomateriales.

Nanomaterial Límite de detección Temperatura de

trabajo (ºC) Tiempo de respuesta

CNTs no funcionalizados 2 ppm NO2 (Kong et al., 2000) 44 ppb NO2 (Li et al., 2003) 1 ppb NO2 (Li et al., 2005) 100 ppb NO2 (Goldoni et al., 2003) 10 ppb NO2 (Valentini et al., 2003)

Temperatura ambiente (Li et al., 2005) 25-215 (Valentini et al., 2003)

1,2 min (Kong et al., 2000)

CNTs funcionalizados con polímeros

500 ppm NO2 (An et al., 2004)

No consta No consta

CNTs funcionalizados con nanopartículas metálicas

500 ppb NO2 (Bittencourt et al., 2006)

Temperatura ambiente (Bittencourt et al., 2006)

1-2 min (Bittencourt et al., 2006)

Partes por millón (x 10-6

): ppm; Partes por billón (x 10-9

): ppb

Tabla 19: Ejemplos y características de sensores de NOx basados en nanomateriales.

Nanomaterial Límite de detección

Nanotubos individuales de TiO2 12,5 ppm NO2

Nanotubos de TiO2 (arrays). 2,5 ppm NO2

Red tridimensional de grafeno resistiva.

20 ppm NO2

Grafeno en mono y multicapa en SiC. 2,5 ppm NO2

Lámina de grafeno tratada con ozono. 1,3 ppb (aprox.) NO2

Nanocables de CdO NO2

Nanocables de TeO2 NO2 Partes por millón (x 10

-6): ppm; Partes por billón (x 10

-9): ppb

Tabla 20: Ejemplos y características de sensores de NOx basados en nanomateriales (2).

Nanomaterial Límite de detección

Temperatura de trabajo (ºC)

Tiempo de respuesta

Referencia

ZnO 1 ppm NO2 350 3-6 min (Cho et al., 2006b)

Óxido de grafeno reducido

5 ppm NO2 Temperatura ambiente

> 10 min (Fowler et al., 2009)

Grafeno funcionalizado con ZnO-GrO

5 ppm NO Temperatura ambiente

25 min (aprox)

(Singh et al., 2012)


Respecto a la búsqueda de literatura científica sobre la aplicación de nanomateriales en

sensores de gases específicos para NOx “nano sensor nox” se han identificado 34 documentos

de interés, de los cuales sólo 2 tienen afiliación española y, en concreto, a la empresa FAE

(Francisco Albero S.A.U.) que diseña y fabrica productos eléctricos y electrónicos para el

automóvil.

Uso de nanomateriales en sensores de gases refrigerantes fluorados (R134a y R404a)

Desafortunadamente, no se encuentra en la literatura científica desarrollos específicos de

sensores utilizando nanotecnología para los refrigerantes R134a, R404a (los comentados como

más relevantes para el sector por el panel de expertos). Sí se han encontrado algunas mejoras

de la funcionalidad de estos refrigerantes con el uso de nanopartículas. Más información sobre

estos trabajos puede hallarse en el apartado dedicado a refrigerantes de este mismo Estudio.

Sin embargo, es relevante comentar un estudio de (Chen and Xu, 2011) sobre sensores de

R134a basados en SnO2, en el que, aunque se utilizan partículas en la mesoescala (la

inmediatamente superior a la nanoescala), estaría en la frontera de dicha consideración

dimensional.

Ilustración 52: Partículas nanoporosas de Al2O3 utilizadas como base para sensores de R134a en

(Chen and Xu, 2011).


Ilustración 53: Comparación de respuesta del sensor de of SnO2 (Au)/Al2O3 (Au) a diferentes gases

a 100 ppm según (Chen and Xu, 2011). La respuesta (Ra/Rg) es el cociente entre la resistencia eléctrica

del sensor en aire y el sensor en presencia del gas.

Patentes

La búsqueda “nano r134a sensor” en título y abstract de patentes arroja 19 resultados pero

sólo dos patentes de sensores de dicho refrigerante,

CN102064277 (A) - Method for preparing gas sensitive element of R134a

refrigerant gas sensor. Únicamente publicada en China en 2011, utilizando Al2O3

nanoporoso dopado con Pt.

CN101368930 (A) - Production method for sensitive material and gas-sensitive

element of halogen refrigerant detection sensor. Únicamente publicada en China en

2011, utilizando SiO2 nanoporoso dopado con Pt.

La búsqueda “nano r404a sensor” no arrojó ningún resultado.

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio;jsessionid=886E85582D0D5ECDDA962744FD77F173.espacenet_levelx_prod_0?FT=D&date=20110518&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=CN&NR=102064277A&KC=A&ND=1

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio;jsessionid=886E85582D0D5ECDDA962744FD77F173.espacenet_levelx_prod_0?FT=D&date=20110518&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=CN&NR=102064277A&KC=A&ND=1

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?FT=D&date=20090218&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=CN&NR=101368930A&KC=A&ND=1

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?FT=D&date=20090218&DB=EPODOC&locale=en_EP&CC=CN&NR=101368930A&KC=A&ND=1



sensor gas” en su título o resumen en los últimos diez años (téngase en cuenta que las patentes tardan

unos dos años en publicarse).



“nano sensor gas” en su título o resumen.

Con la búsqueda “nano sensor gas” en título o resumen de patente se encontró, de

afiliación española y que sean de interés para este Estudio, se encuentra:

ES2393586 (A1): SENSOR ELECTROQUIMICO PARA LA MEDICION DE

CONCENTRACION DE GASES Y PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACION

Inventores: CASTANO CARMONA ENRIQUE [ES]; HERRAN PLANCHUELO JAIME [ES];

GARCIA MANDAYO GEMMA [ES]; ROJO ESTEBAN LANDER [ES] + (CASTANO

CARMONA, ENRIQUE, ; HERRAN PLANCHUELO, JAIME, ; GARCIA MANDAYO, GEMMA, ;

ROJO ESTEBAN, LANDER)

Solicitante: CENTRO DE ESTUDIOS E INVESTIGACIONES TECNICAS (CEIT)

Descripción: Sensor electroquímico para la medición de concentración de gases y

procedimiento para su fabricación, en donde el sensor electroquímico presenta un

electrolito sólido (3) de zirconia estabilizada que está depositado en forma de película

delgada sobre un sustrato (1) cerámico, y sobre el mismo plano horizontal que define

la superficie del electrolito sólido (3) están depositados dos electrodos en forma de

película delgada, un primer electrodo (4) sensible al gas a medir y un segundo

electrodo (5) de referencia de platino, presentando ambos electrodos (4 y 5) una

http://worldwide.espacenet.com/publicationDetails/biblio?KC=A1&CC=ES&NR=2393586&FT=E&DB=EPODOC&locale=en_EP


respuesta idéntica ante variaciones de oxígeno, de manera que se induce una fuerza

electromotriz entre los dos electrodos (4 y 5) a través del electrolito sólido (3), la cual

es directamente proporcional a la concentración de gas a medir.

WO2006119986 (A1) - METAL OXIDE MEMBRANE WITH A GAS-SELECTIVE

COMPOUND.

Inventores: SPICHIGER-KELLER URSULA [CH]; SPICHIGER STEPHAN [CH];

FERNANDEZ-SANCHEZ JORGE FERNAN [ES] (miembro del Grupo de Investigación

FQM-297 del Departamento de Química Analítica de la Facultad de Ciencias de la

Universidad de Granada)

Solicitantes: EIDGENOESSICHE TECH HOCHSCHULE [CH]; UNIV GRANADA [ES];

SPICHIGER-KELLER URSULA [CH]; SPICHIGER STEPHAN [CH]; FERNANDEZ-SANCHEZ

JORGE FERNAN [ES].

Descripción: “La invención se refiere a una membrana permeable a los gases para la

medición óptica de la presión parcial y / o la concentración de una especie de gas, la

membrana comprende una matriz de la membrana porosa iluminación transmisible

que contiene un óxido de metal en el que la matriz de la membrana es al menos

parcialmente cargada con al menos un compuesto selectivo de gas, cuyas

características ópticas cambiar a una interacción con una especie de gas

correspondientes. El diámetro medio de poro de los poros de la matriz de la

membrana varía de 1 a 50 nanómetros, el volumen total de poros de 1 a 30 ml / m2 y

el óxido metálico es pseudo-boehmita con la fórmula general Al2O3 * n H2O, en donde

n varía desde 1 a 1,5, o un oligómero de alúmina. Además, la invención se refiere al

uso de la membrana para la medición de la presencia, la presión parcial y / o la

concentración de un gas, por ejemplo, en frascos y bolsas de cultivo, en atmósferas de

gas, incubadoras, dispositivos médicos, soluciones, vapores y gases de escape. En otro

aspecto, la invención proporciona un método para la fabricación de la membrana

según la invención.”

DAFO de aplicación de nanotecnología en sensores para gases

DEBILIDADES

Práctica inexistencia de grupos de investigación españoles dedicados

actualmente al estudio de sensores de gases NOx o refrigerantes.


nanomateriales.


AMENAZAS


FORTALEZAS

Existencia de nanosensores para NOx.

Existencia de grupos de investigación andaluces que han desarrollado sensores

para gases utilizando nanotecnología.

OPORTUNIDADES

Disminuir el tamaño de los sensores.

Aumentar la precisión de los sensores.

Utilización de un mismo sensor para detectar distintos gases.

Desarrollo de materiales autorreparables para fugas de gases refrigerantes.


PREDICCIÓN DE ESCENARIOS FUTUROS

Factores con influencia en el diseño de escenarios en la aplicación de nanotecnología en el sector

En lo que sigue se recogen los factores político/legales, socioculturales, tecnológicos y

económico/comerciales que pueden influir en la evolución de la aplicación de las Áreas

Tecnológicas seleccionadas en el sector, para lo cual se ha tomado como base principal el Plan

estratégico del sector de la refrigeración y la climatización de Andalucía (AFAR, 2013).

Factores político/legales

Entre estos factores podemos destacar los relacionados con el endurecimiento de las

normativas relacionadas con la:

Protección del medioambiente: La legislación va restringiendo, cada vez más,

las sustancias que pueden ser utilizadas como fluidos refrigerantes, principalmente por

su efecto dañino sobre la capa de ozono y, por tanto, por su potencial para aumentar el

calentamiento global.

La legislación aplicable a los aspectos de los nanomateriales ligados a la salud,

la seguridad y el medio ambiente es, simultáneamente, la relativa a las sustancias

químicas, la protección de los trabajadores, los productos y la protección del medio

ambiente.

El Reglamento REACH regula de manera exhaustiva la fabricación, la

introducción en el mercado y el uso de las sustancias químicas, tanto por sí solas como

en preparados o productos. Este Reglamento se basa en el principio de que corresponde

a los fabricantes, importadores y usuarios intermedios garantizar que solo fabrican,

introducen en el mercado o usan sustancias que no afectan negativamente a la salud

humana o al medio ambiente. Sus disposiciones se basan en el principio de precaución.

El Reglamento REACH no contiene disposiciones que se refieran de manera

explícita a los nanomateriales, los cuales, no obstante, entran en el ámbito de la

definición de «sustancia» contenida en el Reglamento.

La Directiva marco 89/391/CEE6 impone a los empresarios una serie de

obligaciones a fin de que adopten las medidas necesarias para la seguridad y la

protección de la salud de los trabajadores. Esta Directiva se aplica a todas las sustancias


y actividades laborales que implican la fabricación y utilización de productos químicos en

todos los niveles del proceso de producción, con independencia del número de

trabajadores concernidos y de la cantidad de los materiales producidos o las tecnologías

utilizadas.

La Directiva marco es plenamente aplicable a los nanomateriales. Por tanto, los

empresarios deben realizar una evaluación de riesgos y, si se detecta un riesgo, deben

adoptar medidas para eliminarlo.

En definitiva, es aplicable al manipular nanomateriales (y evidentemente esto

incluye fases de demostración en proyectos de I+D) lo contemplado en la Comunicación

de la Comisión al Parlamento Europeo, al Consejo y al Comité Económico y Social

Europeo “Aspectos Reglamentarios de los Nanomateriales” [SEC(2008) 2036].

Reducción del consumo de energía: Actualmente existe una tendencia de

fomento, no sólo del ahorro en el consumo energético, si no del uso de las energías

renovables. El principal objetivo de estas políticas son, por un lado, fomentar el ahorro

(haciendo un uso racional de los recursos y reduciendo costes) y, por otro, disminuir los

efectos medioambientales perjudiciales asociados al consumo energético (agotamiento

de los recursos no renovables, disminución de emisiones perjudiciales para el

medioambiente, etc.).

Nota: En Series on the Safety of Manufactured Nanomaterials de la OCDE pueden

encontrarse exhaustivas guías para la manipulación de nanomateriales tanto en ambiente de

trabajo como para la ejecución de ensayos.

http://www.oecd.org/env/ehs/nanosafety/publicationsintheseriesonthesafetyofmanufactu

rednanomaterials.htm .

Factores socioculturales

Entre estos factores podemos destacar los relacionados con el aumento de:

La conciencia ecológica: cada vez más existe entre la población una conciencia

de protección del medioambiente, principalmente como consecuencia de la difusión de

los peligros ocasionados por el cambio climático. A ello hay que sumar la difusión que se

hace actualmente de las virtudes de la eficiencia en el consumo de energía de los

distintos sistemas, como por ejemplo la etiqueta energética, donde se refleja de forma

sencilla la eficiencia en el consumo de energía de los electrodomésticos.

http://www.oecd.org/env/ehs/nanosafety/publicationsintheseriesonthesafetyofmanufacturednanomaterials.htm

http://www.oecd.org/env/ehs/nanosafety/publicationsintheseriesonthesafetyofmanufacturednanomaterials.htm


El consumo de productos congelados/refrigerados: en los últimos años se

observa que la venta, y por tanto la fabricación, de estos productos tiene un papel

importante en la cesta de la compra.

Por otra parte, el prefijo “nano” puede provocar tanto una atracción para el

consumidor a nivel de márketing, ya que lo percibe como algo innovador, como, en mucha

menor medida en la sociedad andaluza, “posible riesgo para la salud”.

Factores tecnológicos

Entre estos factores podemos destacar los surgidos como consecuencia de los

anteriormente citados, en concreto, el desarrollo y aplicación de:

Fluidos/gases refrigerantes menos contaminantes: principalmente como

consecuencia de las nuevas legislaciones, el sector se ha visto forzado a la sustitución de

los utilizados tradicionalmente por otros que cumplan con los requerimientos actuales.

Equipos que con mayor ahorro y eficiencia energética: los elevados y

fluctuantes costes energéticos, así como las nuevas políticas ha fomentado el desarrollo

de equipos cada vez más eficientes y de menor consumo energético.

Equipos que se ajusten a las nuevas necesidades expresadas por el mercado:

los mercados actuales, cada vez con más frecuencia, demandan nuevos productos que

se adecúen a las nuevas necesidades.

Factores económico/comerciales

Entre estos factores podemos destacar los derivados de:

Demanda: condicionada principalmente por el estado de madurez y la

situación económica global de los sectores diana condiciona en gran medida la actividad

del sector.

Costes: condicionado principalmente por el coste de las materias primas

(principalmente metales como el cobre) y el consumo de energía.

Inversiones: el tamaño de las organizaciones condiciona en muchos casos el

que se puedan afrontar las inversiones necesarias para los desarrollos de nuevos

productos (normalmente mediante proyectos de I+D+i, ya sean a nivel interno o en

colaboración con centros de investigación) o la adquisición/aplicación de nuevas

tecnologías disponibles en el mercado.

Competencia: condicionado principalmente por la aparición de productos de

bajo coste producidos en terceros países.


Escenarios futuros

En base a los DAFOs elaborados para cada Área Tecnológica y a los mencionados factores

político/legales, socioculturales, tecnológicos y económico/comerciales que pueden influir en

la evolución de la aplicación de cada Área en el sector, y teniendo en cuenta el grado de

maduración a nivel mundial, español y andaluz de cada Área a nivel científico y técnico (ver

tabla siguiente), se han establecido los escenarios futuros Pesimista, Optimista y Más Probable

para cada Área.

Al valorar el grado de maduración de cada Área se ha tenido en cuenta tanto la producción

científica fundamental como la de aplicaciones más cercanas al mercado, y en el caso de

España y Andalucía la mera existencia de grupos de investigación relacionados con el Área en

cuestión.

Recuérdese que todo lo referente a las Áreas es siempre concerniente al uso de

nanotecnología en las mismas.

Tabla 21: Grado de maduración de las nanotecnologías aplicadas a las distintas Áreas tecnológicas

de interés para el sector.

Área Tecnológica Global España Andalucía

Refrigerantes Medio Muy bajo Muy bajo

Aislantes Alto Medio Medio

Antiescarcha Alto Medio Bajo

Filtros Bajo Muy bajo Muy bajo

Nanocomposites Muy alto Alto Medio

Sensores de gas Medio Medio Muy bajo

Conductores térmicos

Medio Muy bajo Muy bajo

Nuevos ciclos Bajo Muy bajo Muy bajo

Refractarios Medio Bajo Muy bajo

Recubrimientos Muy alto Alto Medio


Refrigerantes

Escenario Pesimista No aparecen grupos de investigación en España en esta área. Aparecen patentes poseídas por un oligopolio que restringen el uso de nuevos refrigerantes

elevando los costes de los mismos. Se descubren problemas para la salud derivados del uso de nanomateriales en refrigerantes. No aparecen tecnologías de producción masiva.

Escenario Optimista Aparecen varios grupos de investigación en España en esta área. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas patentes están en manos de diversos competidores que

estén por ello obligados a mantener precios razonables. Aparecen tecnologías de producción masiva. Aumenta la eficiencia de la generalidad de equipos.

Más probable Aparece algún grupo de investigación en España en esta área. Aparecen familias de aplicaciones,

cuyas diferentes patentes están en manos de diversos competidores que estén por ello obligados a mantener precios razonables.

Algunas empresas grandes comienzan a usar los nuevos refrigerantes, marcando un salto de eficiencia energética respecto al resto.

Aislantes

Escenario Pesimista Se descubren problemas derivados de la degradación con el tiempo de los aislantes con base

nanoestructurada. No aparecen tecnologías de producción masiva. Aparecen oligopolios que restringen el uso de estas nanotecnologías mediante patentes.

Escenario Optimista Grupos andaluces de investigación patentan novedosos aerogeles que incluyen nanomateriales. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas patentes están en manos de diversos competidores que

estén por ello obligados a mantener precios razonables. Se demuestra la no degradación en el tiempo de los aerogeles.

Más probable Avances en grupos de investigación andaluces en el campo de los aerogeles nanoaditivados Surgen algunos proyectos de I+D en Andalucía que derivan en patentes de nuevos aislantes en el

campo de la nanotecnología. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas diferentes patentes están en manos de diversos

competidores que estén por ello obligados a mantener precios razonables. Se comienzan a comercializar aislantes que incorporan nanotecnología a escala industrial.

Antiescarcha

Escenario Pesimista No aparecen grupos de investigación en España en esta Área dedicados a metales. Aparecen patentes poseídas por un oligopolio que restringen el uso de nuevos refrigerantes

elevando los costes de los mismos.


No aparecen tecnologías de producción masiva.


estén por ello obligados a mantener precios razonables. Aparecen tecnologías de producción masiva. Aumenta la fiabilidad de la generalidad de equipos. Estos recubrimientos se revelan muy duraderos en el tiempo.

Más probable Aparece algún grupo de investigación en España en esta área. Aparecen familias de aplicaciones,

cuyas diferentes patentes están en manos de diversos competidores que estén por ello obligados a mantener precios razonables.

Aparecen tecnologías de aplicación a escala industrial de estos recubrimientos. Aumenta la fiabilidad de los equipos de grandes compañías, estableciéndose una brecha

tecnológica con las empresas que no disponen de este conocimiento.

Filtros

Escenario Pesimista Aparecen patentes poseídas por un oligopolio que restringen el uso de nuevos filtros elevando los

costes de los mismos. El conocimiento generado en los próximos años sigue siendo disperso y no se apuntan grandes

tendencias.


estén por ello obligados a mantener precios razonables.

Más probable Continúa la evolución a nivel nacional de manera lenta, conocimiento escaso y disperso a nivel

nacional. Grandes avances en filtración de agua. Surgen algunas nanotecnologías aplicables a filtrado, cuyas patentes estarán en manos de las

empresas desarrolladoras.

Nanocomposites

Escenario Pesimista Se descubren problemas para la salud derivados del uso de nanocomposites que impiden su uso.

Escenario Optimista Grandes sinergias a nivel nacional entre grupos de investigación y empresas. Aplicación generalizada de nanocomposites en componentes mecánicos de equipos. Aumenta la eficiencia de la generalidad de equipos.

Más probable Número significativo de proyectos de I+D entre grupos de investigación y empresas para

desarrollo de nanocomposites personalizados. Aparición regular de materiales autorreparantes para diversas aplicaciones. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas diferentes patentes están en manos de diversos

competidores que estén por ello obligados a mantener precios razonables. Muchas empresas comienzan a utilizar nanocomposites en algún elemento de sus equipos. Se generaliza su uso en la industria.


Se descubre que algún nanocomposite en particular presenta problemas para la salud humana al degradarse, no constituyendo un problema generalizado y siendo fácilmente sustituido por otro.

Sensores de gas

Escenario Pesimista No aparecen grupos de investigación en España en sensorización para fugas de NOx o

refrigerantes. Aparecen patentes poseídas por un oligopolio que restringen el uso de nuevos refrigerantes


Escenario Optimista Sinergia de las empresas con grupos de investigación andaluces para desarrollo de sensores ad

hoc para el sector. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas patentes están en manos de diversos competidores que

estén por ello obligados a mantener precios razonables.

Más probable Aparecen patentes poseídas por un oligopolio que restringen el uso de nuevos refrigerantes

elevando los costes de los mismos. Bajada de costes y generalización de su uso a más largo plazo (>10 años)


Mecanismos de transferencia de calor

Escenario Pesimista Continúa la dispersión de investigaciones en España y la casi nula en Andalucía en este ámbito.

Escenario Optimista Aparecen varios grupos de investigación en España en esta área. Aumenta la eficiencia energética de la generalidad de equipos.

Más probable Aparece algún grupo fuerte de investigación en España en esta área, asociado al ámbito de

captación de energía solar. Aparición puntual de alguna nanotecnología innovadora para algún mecanismo de transferencia

de calor (exceptuamos nanofluidos, ver escenarios para “Refrigerantes”, y conductores).

Nuevos ciclos

Escenario Pesimista No aparecen grupos de investigación en España en esta área. No aparecen tecnologías de producción masiva. La investigación de nanotecnología en nuevos ciclos de refrigeración continúa restringido a

refrigeración de nanosistemas.

Escenario Optimista Aparece algún grupo de investigación en España en esta área. Aparecen un nuevo ciclo de refrigeración en la macroescala, que deba sus propiedades a los

fenómenos que se producen en la nanoescala.

Más probable No aparecen grupos de investigación en España en esta área. No aparecen tecnologías de refrigeración a nivel macro que usen fenómenos de la nanoescala. La investigación de nanotecnología en nuevos ciclos de refrigeración continúa restringido a

refrigeración de nanosistemas.


Refractarios

Escenario Pesimista Se descubren problemas para la salud derivados del uso de nanomateriales en refractarios. No aparecen tecnologías de producción masiva.

Escenario Optimista Aparecen familias de aplicaciones, cuyas patentes están en manos de diversos competidores que

estén por ello obligados a mantener precios razonables. Aparecen tecnologías de producción masiva. Aumenta la eficiencia de la generalidad de equipos que utilicen materiales refractarios.

Más probable Sinergia media entre grupos de investigación y algunas empresas españolas usuarias de

refractarios. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas diferentes patentes están en manos de diversos

competidores que estén por ello obligados a mantener precios razonables. Se generaliza el uso de refractarios que incorporen nanotecnología.

Recubrimientos (distintos de antiescarcha)

Escenario Pesimista Aparecen patentes poseídas por un oligopolio que restringen el uso de nuevos refrigerantes


Escenario Optimista Gran sinergia entre varios grupos de investigación en España en esta Área con empresas usuarias,

sobre todo en protección contra corrosión. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas patentes están en manos de diversos competidores que

estén por ello obligados a mantener precios razonables. Aparecen tecnologías de aplicación masiva de recubrimientos contra corrosión utilizando

nanotecnología. Aumenta la fiabilidad de la generalidad de equipos.

Más probable Gran sinergia entre varios grupos de investigación en España en esta Área con empresas usuarias,

sobre todo en protección contra corrosión. Aparecen familias de aplicaciones, cuyas diferentes patentes están en manos de diversos

competidores que estén por ello obligados a mantener precios razonables. Generalización del uso de nanoportadores como protección contra la corrosión.


PROVEEDORES DE NANOTECNOLOGÍA PARA EL SECTOR

Se ha efectuado una extensa búsqueda de las empresas, centros tecnológicos y grupos de

investigación universitarios que en la actualidad poseen productos o servicios de

nanotecnología aplicables al sector en alguna de las Áreas tecnológicas de interés, y/o que

estén dispuestos a participar en proyectos de I+D para generar el conocimiento requerido o

transferir dicha tecnología. Se ha utilizado para ello la unión de los dos catálogos más

exhaustivos existentes en la actualidad en España, el Catalogue of Nanoscience &

Nanotechnology Companies in Spain 2013 (editado por la Fundación Phantoms; en la

actualidad se está elaborando el catálogo de 2014) y el Directorio Entidades Nanotecnología

España 2014 (Editado por PRODINTEC).

Se filtraron de entre todas las elementos incluidos en estos catálogos aquellos que pudieran

ser de interés para el sector (eliminando, pues, entidades dedicadas a aspectos de Biología,

Medicina, investigación fundamental, etc.), y se contactó con ellos para recabar su posible

ofrecimiento de producto, servicio y/o disponibilidad de colaborar en proyecto de I+D en las

Áreas de interés.

La lista de proveedores contactados de los que se obtuvo respuesta puede consultarse en el

Anexo III. No es exhaustiva en tanto que hubo proveedores con los que fue imposible

contactar, ya fuera mediante repetidos correo electrónico o telefónicamente. A continuación

se recoge un resumen de dicha lista, clasificado por tipo de proveedor.

EMPRESAS

Áreas con productos, servicios

o experiencia aplicable

Dispuestos a colaborar

en proyectos de I+D

Nuevos materiales aislantes de flujo de calor.

5 12

Nuevos materiales refractarios al flujo de calor.

4 11

Nuevos materiales conductores de calor. 8 17

Nuevos refrigerantes. 1 6

Nuevos recubrimientos. 14 20

Nuevos filtros para acondicionamiento de aire.

3 7

Sensorización. 9 11

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos.

12 17


CENTROS DE INVESTIGACIÓN




en proyectos de I+D


0 8


0 6





0 4

Sensorización. 3 7


0 5

CENTROS TECNOLÓGICOS




en proyectos de I+D


1 12


2 6





0 6

Sensorización. 7 12


8 13


GRUPOS DE UNIVERSIDADES




en proyectos de I+D

Nuevos materiales aislantes de flujo de calor. 2 6


2 6





0 3

Sensorización. 1 6


2 6


UN DESARROLLO SOSTENIBLE DE LA NANOTECNOLOGÍA PARA EL SECTOR

Como es bien sabido el concepto de sostenibilidad descansa sobre tres grandes pilares: el

económico, el medioambiental y el social.

Este Estudio de prospectiva tecnológica se ha centrado en la búsqueda de avances que

permitan el desarrollo de materiales y equipos más eficientes energéticamente, más

respetuosos con el medioambiente, y que alcancen desempeños mejores que los de la

competencia, de manera que este salto cualitativo marque una diferencia en el mercado que

acaba provocando beneficios económicos.

Como toda tecnología emergente, la nanotecnología es, por lo general, cara de utilizar por

ahora. En la actualidad, no todas las empresas podrán permitirse invertir en la aplicación de

nanotecnología para dar ese salto cualitativo. El tiempo corre a favor de la bajada de costes, y

de manera muy acelerada en las Áreas tecnológicas con un mayor grado de maduración, sin

embargo es claro que las distintas Administraciones Públicas deberían de ejercer un esfuerzo

para que estas inversiones iniciales no constituyan un obstáculo al desarrollo de la

nanotecnología en este sector. Asimismo, dicha aplicación de la nanotecnología será sostenible

desde el punto de vista de los costes si el propio sector puede acabar generando el

conocimiento que necesita, mediante el establecimiento de alianzas y sinergias con grupos de

investigación especializados.

Desde el punto de vista ambiental, no habría de verse la legislación al respecto como un

problema, sino como un requisito más de calidad que, cuanto antes y mejor alcanzado,

permitirá posicionarse de manera más favorable en los distintos mercados (principalmente de

países europeos más sensibilizados con el cuidado del entorno y el mantenimiento de los

recursos naturales, que son también los de mayor poder adquisitivo).

El aspecto social en la aplicación de la nanotecnología en el sector es clave para que dicha

aplicación se mantenga en el tiempo y continúe dando sus frutos. No está de más mencionar

las ejemplares recomendaciones que conjuntamente la ANEC, (European Association for the

Co-ordination of Consumer Representation in Standardisation) y la BEUC (Bureau Européen

des Unions de Consommateurs) hicieron en 2010 a la Comisión Europea como respuesta a la

consulta pública “Towards a Strategic Nanotechnology Action Plan (SNAP) 2010-2015”, en su

documento The future EU action plan on nanotechnology: a new change to get things right:

Apoyar la comunicación acerca de los nanomateriales y nanotecnologías, los

correspondientes beneficios y riesgos, así como las incertidumbres a través de los

medios de comunicación diseñados para dar al público un acceso fácil a las fuentes

equilibradas y confiables de información.

Desarrollar, fomentar y apoyar las actividades de participación pública con el fin de

dirigir el desarrollo de las nanotecnologías en direcciones que son socialmente

deseables y de una manera públicamente negociada.

Aplicar y reforzar el diálogo entre las partes interesadas y garantizar que el diálogo

conduce a resultados identificables.

Desarrollar medidas que garanticen el acceso público a la información incluyendo los

datos de seguridad y la lista de nano-productos disponibles en el mercado.


Desarrollar la investigación sobre la percepción pública y la comprensión de las

nanotecnologías y los nanomateriales.


CONCLUSIONES

Áreas tecnológicas de interés

De todas las Áreas tecnológicas en las que sería de interés el uso de la

nanotecnología especificadas por el sector, las de mayor relevancia según las

empresas consultadas son las que se enfocan a:

la sustitución de materiales metálicos por compuestos poliméricos

(nanocomposites),

la investigación en nuevos ciclos de refrigeración aplicando nanotecnología,

el desarrollo de nuevos aislantes,

y en menor medida la investigación en sensores de gases y nuevos

refrigerantes.

Sin embargo, por otra parte, la opinión general del panel de expertos discrepa con

estas estadísticas. El panel consultado indicó como Área más interesante la

obtención de nuevos recubrimientos (evaluando la importancia del resto de Áreas

aproximadamente de la misma manera que las empresas consultadas).

Áreas con más potencial de desarrollo

Las Áreas tecnológicas que se han detectado con un mayor grado de maduración en

España son las que abarcan la sustitución de materiales metálicos por

nanocomposites y la de recubrimientos frente a ambientes agresivos, si bien se han

identificado las tendencias de investigación y los principales solicitantes de patentes

en cada Área a nivel mundial.

Si bien la generación de conocimiento en España en nanotecnología está muy

dispersa y atomizada, existen algunos grupos de investigación que han alcanzado

importantes resultados, con la experiencia y el conocimiento suficientes, que han

expresado su disponibilidad y deseo de trabajar en proyectos de I+D para el sector.

Cabe destacar que los dos sectores con los que se intuye una mayor posibilidad de

colaboración son el de la construcción y el sanitario. En especial el primero, donde

con el sector de la refrigeración y la climatización se comparte la necesidad de

nuevos desarrollos de aislamiento térmico y de protección frente a ambientes

agresivos (sobre todo corrosión).


Obstáculos a la aplicación de la nanotecnología en el sector

El mayor obstáculo identificado para el planteamiento y ejecución de

proyectos de I+D en el campo de la nanotecnología en el sector es el coste.

Es sin embargo muy significativo que, como segundo impedimento, se señala

la incertidumbre al respecto de la rentabilidad de dichos proyectos. El sector es

consciente de su propio desconocimiento acerca de qué le podría aportar, amén de

haber tenido experiencias anteriores en proyectos de I+D que no fueron todo lo

satisfactorias que esperaba.

Es frecuente que las empresas no tengan una influencia sobre la tecnología y

materiales que les ofrecen sus proveedores todo lo intensa que sería deseable.

Actuaciones recomendadas

Sistema de Vigilancia Tecnológica.

Entre el resto de actuaciones deseables destaca el del establecimiento de un

Sistema de Vigilancia Tecnológica en el campo de la nanotecnología aplicado al sector,

que permita proveer de manera regular y eficaz a las empresas de información que les

pueda ser de utilidad. Las Áreas de interés identificadas pueden servir como punto de

partida para el establecimiento de su alcance.

Proyectos de I+D

Por lo mencionado anteriormente, son necesarios programas de financiación

no sólo de investigación aplicada que incluyan construcción de demostradores, sino de

dichos estudios de viabilidad tecnológica y de mercado previos a la investigación.

Son las empresas más grandes del sector las que pueden actuar como

tractoras de sus proveedores para embarcarlos en proyectos de I+D que redunden en su

beneficio. Los proyectos a financiar deberían incluir la colaboración con proveedores,

así como con centros tecnológicos y grupos de investigación (proyectos consorciados).

Estos proyectos financiados deberían ser preferiblemente con horizonte

temporal corto (típicamente 18 meses), ya que esta es la agilidad con la que trabaja el

sector y la que expresa que necesita.


Cooperación

NanoSpain, la Red Española de Nanotecnología, tiene como objetivo

prioritario promover el intercambio de conocimiento entre grupos españoles que

trabajan en los diferentes campos relacionados con la Nanotecnología y la Nanociencia

fomentando la colaboración entre universidades, instituciones de investigación públicas

y privadas, e industria. Una posible actuación sería la de organizar un encuentro con

proveedores de interés para el sector, en colaboración con esta red.

El Grupo de Trabajo de Nanotecnología, adscrito al Área de Tecnología de

Materiales y Nanotecnología de SusChem-ESPAÑA (Plataforma Tecnológica Española de

Química Sostenible) organiza periódicamente “Jornadas Interplataformas de

Nanoseguridad” en las que se exponen panorámicas sobre legislación aplicable y casos

de éxito de la nanotecnología en empresas de distintos sectores. Sería deseable buscar

la sinergia entre SusChem y el sector para la transferencia de conocimiento mediante la

celebración de una de estas jornadas.

Aunque este estudio había de centrarse en proveedores andaluces de

nanotecnología, no queremos dejar de recordar la iniciativa NANOfutures, una

plataforma de innovación y nanotecnología reconocida por la Comisión Europea como

ETP (Cross-European Technology Platform Initiative) en el marco de la "Estrategia para

las plataformas tecnológicas europeas: ETP 2020", con la que también se pueden

fomentar dinámicas (formación, encuentros con proveedores a nivel europeo).

De igual manera, se pueden organizar sinergias para formación, difusión,

planteamiento de proyectos de I+D al otro lado del Atlántico con la Red “José Roberto

Leite” de Divulgación y Formación en Nanotecnología, NANODYF, del Área 6 de Ciencia

y Sociedad del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo,

CYTED.

Sería también deseable establecer encuentros con otros sectores industriales

que hayan tenido éxito a la hora de aplicar la nanotecnología a su sector. Una de las

posibilidades que se abren es la colaboración en este sentido con el centro tecnológico

AIMPLAS (sector del plástico).

Protección de los resultados de la investigación

No hay que olvidar, por último, que uno de los costes en los que se incurre

cuando se genera un conocimiento científico-técnico es el de la protección de la

explotación de dichos resultados. Es pues deseable que no se olvide esta partida del

gasto, (no sólo los asociados a la solicitud de la patente en sí, sino los respectivos

estudios de viabilidad de protección por parte de agentes de la propiedad intelectual).

De igual manera, es deseable fomentar la formación del sector en el ámbito de

la protección de los resultados de investigación (propiedad intelectual).

http://www.suschem-es.org/2013/grupos_de_trabajo/materiales_nanotecnologia.asp

http://www.suschem-es.org/2013/grupos_de_trabajo/materiales_nanotecnologia.asp


Anexo I: Resultados del cuestionario

PERFIL

1.1 Sector de Actividad: Entrada de texto: Todas englobadas en frío comercial salvo una en calefacción.

1.2 Código CNAE - IAE: 2923 42.86% 2825 28.57% 3299 28.57%

ADAPTACIÓN AL MEDIO

2.1 Estrategia general de su empresa: Opción Porcentaje Diferenciación 87.50% Costes 0.00% Segmentación 0.00% Otro 12.50% Sin respuesta 0.00% En “Otro” se especificó mediante entrada de texto “Calidad”.

2.2 ¿Time-to-market de sus productos (Tiempo típico transcurrido desde la concepción a distribución para venta)?

Opción Porcentaje <1 año 75.00% 1-3 años 25.00% >3 años 0.00% Sin respuesta 0.00%

2.3 ¿Dispone la empresa de información regular y fiable sobre la situación de los últimos avances tecnológicos de su sector?

Opción Porcentaje Sí 62.50% No 37.50% Sin respuesta 0.00%

2.4 El diseño/desarrollo de nuevos productos: Opción Porcentaje Lo realiza la empresa 100.00% Se subcontrata 0.00% No se realizan este tipo de actividades 0.00%

COOPERACIÓN


3.1 ¿Coopera actualmente la empresa con otras empresas u organismos? Opción Porcentaje Sí 87.50% No 12.50% Sin respuesta 0.00%

3.1.1 Por favor, indique con cuál/es (posibilidad de elegir varios): Opción Porcentaje Universidades 50.00% Centros Tecnológicos 50.00% Organismos Públicos de Investigación 30.00% Laboratorios 50.00% Otro 10.00%

3.2 ¿Ha participado la empresa en algún proyecto de Investigación y/o Desarrollo que haya contado con la financiación de alguna de las diferentes Administraciones Públicas?


Por favor, indique el ámbito (posibilidad de elegir varios): Opción Porcentaje Regional 40.00% Nacional 50.00% Europeo 40.00% Otro 0.00%

3.2.2 Por favor, estime el beneficio que supuso dicho proyecto para su empresa (5=máximo)

Opción Porcentaje 0 0.00% 1 0.00% 2 0.00% 3 42.86% 4 28.57% 5 28.57% Sin respuesta 0.00%

3.3 ¿Está dispuesta su empresa a emprender proyectos de colaboración de Investigación y/o Desarrollo con empresas de su mismo sector y similares productos en catálogo?

Opción Porcentaje Sí 50.00%


No 50.00% Sin respuesta 0.00%

3.4 ¿Estaría dispuesta su empresa a compartir la propiedad de los resultados de proyectos de colaboración de Investigación y/o Desarrollo con empresas de su mismo sector y similares productos en catálogo?


3.5 ¿Está dispuesta su empresa a emprender proyectos de colaboración de Investigación y/o Desarrollo con empresas de su mismo sector pero con productos orientados a otros mercados distintos de aquellos a los que se orientan los de su empresa?


3.6 ¿Estaría dispuesta su empresa a compartir la propiedad de los resultados de proyectos de colaboración de Investigación y/o Desarrollo con empresas de su mismo sector pero con productos orientados a otros mercados distintos de aquellos a los que se orientan los de su empresa?


3.7 ¿Colaboraría su empresa en proyectos de Investigación y/o Desarrollo con empresas de distinto sector industrial al de su empresa?


3.8 ¿Estaría dispuesta su empresa a compartir la propiedad de los resultados de proyectos de Investigación y/o Desarrollo con empresas que no sean de su sector?



ÁREAS TECNOLÓGICAS

4.1 Señale las Áreas tecnológicas que considere de interés para su empresa (posibilidad de escoger varias):

4.2 Priorice del 1 al 9 el interés de su empresa en las Áreas tecnológicas anteriormente mencionadas.

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%




Nuevos filtros más eficientes

Nuevos recubrimientos protectores enambientes agresivos

Sensorización (p.ej. para la localización defugas)

Nuevos ciclos innovadores de refrigeración oacondicionamiento


Nuevos materiales que sustituyan a losmateriales metálicos


4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos materiales aislantes]


4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos materiales refractarios]


4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos materiales conductores]

Opción Porcentaje Sí 12.50% No 87.50%

0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18



Nuevos filtros más eficientes

Nuevos recubrimientos protectores enambientes agresivos


Sensorización (p.ej. para la localización defugas)


Nuevos ciclos innovadores de refrigeración oacondicionamiento

Nuevos materiales que sustituyan a losmateriales metálicos


Sin respuesta 0.00%

4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos recubrimientos protectores ante ambientes agresivos]


4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos filtros más eficientes]


4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos refrigerantes]


4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos ciclos innovadores de refrigeración o acondicionamiento]


4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Sensorización (p.ej. para localización de fugas)]



4.3 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las siguientes Áreas? [Nuevos materiales que sustituyan a los materiales metálicos]


4.4 Describa otras Áreas tecnológicas en las que su empresa interesada en realizar proyectos de Investigación y/o Desarrollo:

Entrada de texto: Componentes de equipos de refrigeración, tales como compresores e intercambiadores.

Calidad de Aire Interior Reducción Consumo Energético Mejora en la distribución de aire en medios de transporte. Diseño y fabricación de muebles tipo kit en piezas para montar en destino. Serían más rápido de fabricar, ahorraríamos en costes de transporte y puede que los aranceles de importación en algunos países sean más económicos al enviar el mueble desmontado. Todos aquellos relacionados con eficiencia energética y reducción de emisiones contaminantes. Aquellos relacionados con combustión de combustible solidos (leña, pellet, hueso de aceituna, cascara de almendras...).

4.10.1 ¿Ha realizado su empresa proyectos de Investigación y/o Desarrollo en las Áreas que ha descrito en el apartado anterior (4.10)?


4.10.1.1 Por favor, indique cuáles: Entrada de texto: Desarrollo de un purificador de aire. Desarrollo de motores sin escobillas de bajo consumo

eléctrico para integración en los equipos Proyecto Ecotrans. Aumento de la eficiencia energética en cámaras de combustión a leña.

APLICACIÓN DE LA NANOTECNOLOGÍA

5.1 ¿Utiliza su empresa alguna aplicación de nanotecnología (uso de dicha tecnología, de un nanomaterial, de sensores a nanoescala, etc.)?


5.2 ¿Tiene previsto su empresa alguna aplicación de nanotecnología (uso de dicha tecnología, de un nanomaterial, de sensores a nanoescala, etc.)?

Opción Porcentaje


Sí 25.00% No 75.00% Sin respuesta 0.00%

5.2.1 Por favor, indique cuáles: Entrada de texto: recubrimientos para ambientes agresivos recubrimientos para intercambiadores térmicos

5.3 ¿Está interesada su empresa en alguna aplicación en particular de nanotecnología (uso de dicha tecnología, de un nanomaterial, de sensores a nanoescala, etc.)?


5.3.1 Por favor, indique cuáles: Entrada de texto: Sensores a nano escala. Nuevos materiales que sustituyan a materiales metálicos y que

permitan reducción de pesos significativa, tanto en equipos como en componentes. Principalmente materiales aislantes y nuevos ciclos. Pinturas de recubrimiento, filtros mejorados, materiales aislantes, cambio de materiales metálicos, sensores.


Anexo II: Proveedores de nanotecnología

EMPRESAS

ALPHASIP

Dirección: CEEI Aragón C/María de Luna, 11,

nave 13 50018, Zaragoza, España Tel.: +34 976 51 28 87 www.alphasip.es

Contacto: Miguel Roncalés CEO (fundador) ALPHASIP e-mail: [email protected]

Áreas con productos, servicios o experiencia aplicable:

Sensorización (En especial aplicado a sistemas de detección de bacterias y patógenos).

Áreas en las que estarían dispuestos a colaborar en proyectos de I+D:

Sensorización.

AVANZARE

Dirección: Jardines 5. Polígono Industrial

Lentiscares 26370 (La Rioja) España www.avanzare.es

Contacto: Dr. Julio Gómez Cordón e-mail: [email protected]


Nuevos materiales aislantes de flujo de calor. (No especifica)

Nuevos materiales conductores de calor. (No especifica)

Nuevos recubrimientos. (No especifica)

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos. (No especifica)




Nuevos materiales conductores de calor.

Nuevos recubrimientos.


DROPSENS

Dirección: Parque Tecnológico de Asturias,

Edificio CEEI , 33428 Tel.:+34985277685 Fax:+34985277685 www.dropsens.com

Contacto: Dr. Alejandro Junquera Pérez R&D Departamento e-mail: [email protected]


Ninguna.


Sensorización.

ESTANDA FUNDICIONES

Dirección: Anzizar, 17 20200-BEASAIN (GIPUZKOA)-

ESPAÑA Tel: +34 - 943 880500 Fax: +34 - 943 884993 www.estanda.com

Contacto: Luis A. ERAUSQUIN R&D Manager e-mail: [email protected]


Nuevos materiales refractarios al flujo de calor: recubrimientos de aceros






GRAPHENEA

Dirección: Tolosa Hiribidea, 76 Donostia – San Sebastián España 20018 CIC nanoGune Nanoscience Research

Centre www.GRAPHenea.com

Contacto: Jesús de la Fuente, CEO GRAPHenea e-mail: [email protected] Tel.: +34 659 093 172


Ninguna. Áreas en las que estarían dispuestos a colaborar en proyectos de I+D:




GRUPO ANTOLIN INGENIERIA / GRAnPH

Dirección: Ctra. Madrid-Irún km. 244,8 E09007-Burgos- ESPAÑA www.granphnanotech.com/

Contacto: Christopher Lilotte e-mail: info@ granphnanotech.com Tel.: +34 947477700 Fax: +34 947474847


Ninguna




Nuevos refrigerantes.


Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con

nanoaditivos.

HTS

Dirección: Pol. Ind. Kurutz Gain, 12 – 13 20850 Mendaro Guipuzcoa. España

Contacto: Iosu Aguirrezabala e-mail: [email protected] Tel: +34 943 757 240


No especifica concretamente. Se dedican principalmente a hacer mecanizados superficiales de alta precisión.






INGENIEROS ASESORES

Dirección: Parque Tecnológico de Asturias, 39.

33428, Llanera. Principado de Asturias. España

Tel. +34 985 980 050 Fax. +34 985 980 051

Contacto: Alejandro Alija. Responsable de Área M| 609 439 037 e-mail: [email protected]


www.ingenierosasesores.com


Nuevos filtros para acondicionamiento de aire. (No especifica)

Sensorización. (No especifica)


Ninguna.

NANOGAP

Dirección: C/ Xesta º78-A2. Milladoiro. 15895. A

Coruña Tel.:+34 981 523 897 Fax: + 34 881 974 005 www.nanogap.es

Contacto: Dr. Daniel Fernández Mosquera Gerente de Innovación e-mail: [email protected]




Nuevos filtros para acondicionamiento de aire. (No especifica)







Sensorización.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos. (En este campo están especialmente interesados)


NANOINNOVA

Dirección: Calle Faraday 7 28049-Madrid Tel.: +34918317366 www.nanoinnova.com

Contacto: Rafael Ferritto Crespo e-mail: [email protected]


Nuevos materiales conductores de calor: Derivados del grafeno.

Nuevos recubrimientos: Derivados del grafeno.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: Derivados del grafeno.





NanoMyP

Dirección: BIC Building-Granada. Avd. Innovación 1 18100 Armilla (Granada) España www.nanomyp.com

Contacto: Ángel Valero Navarro Director de marketing y producto. e-mail: [email protected]


Sensorización: Tiss-Biocide (información sobre el productonanomyp.com/en/page.cfm?id=77&title=tiss-biocide )







Sensorización.


SGENIA

Dirección: C/ Chile, 4 Edificio II, 2ª pta 28230, Las Rozas, Madrid, España Tel.: +34 916306388 Fax: +34 916306406 www.sgenia.com

Contacto: Guillermo Román Pérez e-mail: [email protected]


Nuevos materiales refractarios al flujo de calor: herramientas de simulación para materiales irradiados con campos electromagnéticos.

Sensorización: dispositivos de nariz electrónica para la detección de moléculas en aire, ambientes críticos y líquidos. Y sensores de gases, como sensores de H2, y trabaja activamente con una amplia gama de sensores como sensores de metal-óxido, sensores de nanotubos, SAW.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: han trabajado con polímeros nanoaditivados para aplicaciones principalmente de sensórica.

Han desarrollado un software de simulación para materiales con nanotecnología.








Sensorización.



TECNAN

Dirección: AREA INDUSTRIAL PERGUITA, CALLE A – Nº

1 31210 LOS ARCOS (NAVARRA-ESPAÑA) Tel.: +34 948 640318 Fax: +34 948 640319 www.tecnan-nanomat.es

Contacto: Germán Medina Director de mercado e-mail: german.medina@tecnan-

nanomat.es



Nuevos materiales refractarios al flujo de calor. (No especifica)

Nuevos recubrimientos: nano-óxidos cerámicos.





42TEK

Dirección: C/ San Ildefonso 68 12550 Almazora- Castellón. España Tel.: +34 656339535 /+34675671449

Contacto: Reyes Rodríguez Tony F. Diego e-mail: [email protected]



Nuevos refrigerantes. (No especifica)

Nuevos recubrimientos: han trabajado mucho en este campo y cuentan con grandes expertos en él.

Nuevos filtros para acondicionamiento de aire: han trabajado mucho en este campo y cuentan con grandes expertos en él.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: actualmente están trabajando en un proyecto en este campo.










ADVANCED NANOTECHNOLOGIES S.L.

Dirección: C/ Diputació, 237, 5º 4ª 08007 Barcelona Tel +34 686459219, +34 936674863 Creada en 2012 www.advancednanotechnologies.com

Contacto: Antonio M. Onteniente e-mail:

[email protected]









Sensorización.


GRAPHENANO S.L.

Dirección: Contacto:


Avda. De la Goleta, 7 03540 Alicante

Tel +34 965108102

Creada en 2012 www.GRAPHenano.com

José Antonio Martínez

e-mail: [email protected]


Nuevos materiales conductores de calor: cobre recubierto de grafeno.








Sensorización.


INDUSTRIA QUÍMICA DEL NALÓN, S.A.

Dirección: C/ Avda. de Galicia 31 – Bajo, 33005 Oviedo

Contacto: Juan José Fernández I+D+i Manager


(Principado de Asturias) España Tel.: +34 985 98 26 00 Fax: +34 985 98 26 26 www.nalonchem.com





Sensorización. (No especifica) Sintetizan cualquier tipo de nanopartícula.




Sensorización.


INNOVATEC SENSORIZACIÓN Y COM. S.L.

Dirección: Avda. de Elche, 3 Bajo 03801 Alcoi - Alicante Tel +34 606103025 / +34 965548285 Creada en 2006 www.innovatecsc.com

Contacto: Francisco Ibáñez e-mail:[email protected]


Sensorización: Thercom productoinnovatecsc.com/es/sensorizacion/


Sensorización.

INTERQUÍMICA

Dirección: San Francisco, 11

Contacto: Marta Pérez


26370 Navarrete - La Rioja Tel +34 941265276 Creada en 2005 www.interquimica.org



Nuevos materiales aislantes de flujo de calor: ladrillos con propiedades alteradas con nanotecnología.

Nuevos materiales refractarios al flujo. de calor: ladrillos con propiedades alteradas con nanotecnología.

Nuevos materiales conductores de calor: ladrillos con propiedades alteradas con nanotecnología.


Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos. (Han colaborado en bastantes proyectos)









NANOQUIMIA

Dirección: C/ Córdoba 10, Pol. Ind. La Minilla

14540, La Rambla (Córdoba)-España Tel.: 957346221 Fax: 957684838 www.nanoquimia.com

Contacto: Carlos Macías Gállego CEO & Director Técnico [email protected]


Nuevos recubrimientos: geles de nanopartículas cerámicas para hacer recubrimientos metálicos anticorrosión.









NANOTECNOLOGIA ESPAÑA S.L.

Dirección: C/ de la Cruz, 13 bajos 07800 Eivissa - Balears Tel +34 971198472 Creada en 2004 www.ntc-España.com

Contacto: Adam Prats e-mail: [email protected]


Nuevos materiales aislantes de flujo de calor. (Aplicado al sector de la construcción)

Nuevos recubrimientos. (Aplicado al sector de la construcción) Áreas en las que estarían dispuestos a colaborar en proyectos de I+D:

No ha respondido.

NANOZAR S.L.

Dirección: C/ Miguel Luesma Castán, 4 50018 Zaragoza Tel +34 976733977 Creada en 2005 www.nanozar.com

Contacto: Ana M. Benito e-mail: [email protected]


Nuevos materiales conductores de calor: nanotubos de carbono y grafeno con polímeros.







Sensorización.


SENSIA S.L.

Dirección: Industrialdea. Pab 1, A-Gunea 20159 Asteasu - Gipuzkoa Creada en 2004 Tel +34 680 98 29 21 www.sensia.es

Contacto: Iban Larroulet e-mail: [email protected]


Sensorización: nanocapas metálicas y monocapas de grafeno.


Ninguna.

SINATEC S.L.

Dirección: Zona Industrial Aeroportuaria, Aeropuerto de Jerez 11401 Jerez de la Frontera - Cádiz Tel +34 630 368680 Creada en 2007 www.sinatec.es

Contacto: Bartolomé Simonet e-mail: [email protected]


Ninguna







TOLSA S.A.

Dirección: Ctra. Vallecas - Mejorada del Campo Km 1,6 28031 Madrid Tel +34 913606900 Creada en 1957 (N&N 2002) www.tolsa.com

Contacto: Julio Santarén e-mail: [email protected]









NANOINNOVA TECHNOLOGIES

Dirección: Calle Faraday 7 28049-Madrid Tel.: +34918317366 www.nanoinnova.com

Contacto: Rafael Ferritto Crespo e-mail: [email protected]



Nuevos materiales conductores de calor: derivados del grafeno.

Nuevos recubrimientos: derivados del grafeno.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: derivados del grafeno.





NANO4ENERGY

Dirección: Calle JOSE GUTIERREZ ABASCAL Nº2

Madrid 28006 Tel.: +34609923662 www.nano4energy.eu

Contacto: Iván Fernández Martínez e-mail:

[email protected]


Nuevos recubrimientos: recubrimientos para la resistencia a la corrosión por agua marina (TiN), oxidación a alta temperatura, desgaste (DLC) o anti-fouling.

Sensorización: nuevos recubrimientos inteligentes para monitorización de temperatura o esfuerzos.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: sustitución de capas de óxidos transparentes conductoras por capas poliméricas reforzadas con nanopartículas o multicapas.



Sensorización.


http://www.nano4energy.eu/

mailto:[email protected]



CENTROS DE INVESTIGACIÓN

CEIT

Dirección: Pº de Manuel Lardizábal, 15- 20018- San

Sebastián - España Tel.: +34 943 212800 Fax: +34 943 213076 www.ceit.es

Contacto: Dr. Ibon Ocaña Arizcorreta Jefe de la unidad de Mecánica

Multiescala de Materiales e-mail: [email protected]


Nuevos materiales conductores de calor: recubrimientos de cobre

Sensorización: proyectos con Intel.







Sensorización.

CICNANOGUNE

Dirección: Avenida de Tolosa 76, 20012 Tel.: 943 574 000 Fax: 943 574 001 www.nanogune.eu

Contacto: Dr. Miriam Asunción Directora de Transferencia de

Tecnología e-mail: [email protected]


Ninguna.








Sensorización.


ICIQ

Dirección: Av. Paisos Catalans, 14 43007 Tarragona, España Tel.:+34 977 920 200 Fax: +34 977 920 224 www.iciq.es

Contacto: Lorena Tomas 977920236


Se dedican a sintetizar cualquier tipo de nanopartícula.








Sensorización.



IDAEA-CISC

Dirección: C/ Jordi Girona 18-26 08034 Barcelona (España) www.idaea.csic.es/

Contacto: Mar Viana e-mail: [email protected] Tel: +34 934 006 126 Fax: +34 932 045 904


Ninguna Áreas en las que estarían dispuestos a colaborar en proyectos de I+D:







Sensorización.


INIA

Dirección: Carretera de la Coruña Km 7.5 28040 Madrid www.inia.es/ wwwsp.inia.es/Investigacion/Departament

os/MA/Paginas/Introduccion

Contacto: José María Navas Antón Investigador, Director de

Departamento e-mail: [email protected]


Ninguna









ICN

Dirección: Edificio ICN2

08193 — Bellaterra (Barcelona) España Tel: + 34 93 737 26 49 Fax: + 34 93 737 26 48 e-mail: [email protected]

www.icn.cat

Contacto: Nikolaos Kehagias e-mail: [email protected] 937374648


Ninguna



Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas (CENIM)

Dirección: Avda. Gregorio del Amo 8, 28040 Madrid Tel.: +34 915538900 www.cenim.csic.es/


Nuevos recubrimientos: Pinturas anticorrosivas con nanopartículas (desarrolladas para sector aeronáutico, automoción). La síntesis e incorporación de nanopartículas porosas cargadas con inhibidores de corrosión en la formulación de pinturas, los recubrimientos funcionales inteligentes (auto-orientables, auto-reparadores, auto-sellantes), etc., vienen siendo actualmente objeto de estudio por parte del grupo.



Sensorización: Microcromatografía de gases in situ. Preparación de mezclas artificiales para la caracterización y calibración de sensores.


Nuevos materiales conductores de calor (contacto: Dr. Gerardo Garcés; [email protected])

Nuevos recubrimientos (contacto: Dr. Daniel de la Fuente; [email protected])

Sensorización (contacto: Dr. José Ignacio Robla; [email protected])

Grupo de Cerámica Técnica (GCT) del INSTITUTO DE CERAMICA Y VIDRIO (ICV)

C/Kelsen 5. Campus de Cantoblanco. 28049 Madrid.

Tel.:+34 917355840

Fax.:+34 917355843 www.icv.csic.es/

Contacto: María Isabel Osendi.

Jefa de grupo.

[email protected]


Ninguna.






INSTITUTO DE CIENCIA DE MATERIALES DE SEVILLA (ICMS)

C/Américo Vespucio, 49 41092 Sevilla (España)

Tel.: + 34 – 95 448 95 27 Fax: + 34 – 95 446 06 65

Contacto: Ana García Navarro

Área de Ciencias de Materiales Vicepresidencia Adjunta de




www.icms.us-csic.es/ Transferencia de Conocimiento e-mail: [email protected]


Ninguna.




Sensorización.

INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGIA DE POLIMEROS (ICTP)

C/ Juan de la Cierva 3, 28006 Madrid, España Tel.: + 34 – 91 561 34 41

Fax: + 34 – 91 564 48 53

www.ictp.csic.es

Contacto: Dra. Patricia Thomas V. Área de Ciencias de la Materia Vicepresidencia Adjunta de

Transferencia de Conocimiento Consejo Superior de Investigaciones

Científicas (CSIC) e-mail: [email protected]


Nuevos materiales conductores de calor: espumas poliméricas conductoras.









Instituto de Tecnologías Físicas y de la Información (ITEFI)-CSIC

C/ Serrano, 144

28006 - Madrid

Teléfono: 915618806

Fax: 915631794

www.itefi.csic.es

Contacto: M. Carmen Horrillo Güemes



Sensorización: Caracterización de sensores para detección de gases. Preparación de materiales nanoestructurados integrados en microsensores.


Sensorización.


CENTROS TECNOLÓGICOS

AIJU

Dirección: Avenida de la Industria, 23 03440 Ibi (Alicante) Tel.: 965554475 Fax: 965554490 www.aiju.info

Contacto: Asunción Martínez Director del Área de Procesos y

Materiales e-mail: [email protected]


Nuevos recubrimientos: nanotecnología para añadir dureza superficial.



Sensorización.


AIMPLAS

Dirección: c/ Gustave Eiffel, 4, Parque Tecnológico de Valencia 46980 Paterna Tel: +34 961366040 www.aimplas.es/

Contacto: Liliana Chamudis Varan Subdirectora – Área de Proyectos e-mail: [email protected]













Sensorización.


AITIIP

Dirección: Polígono Industrial Empresarium Calle Romero, 12, 50720 Zaragoza

(España) T: +34 976464544, Fax: +34 976476187 www.aitiip.com

Contacto: Dr. Pere Castell Responsable de Nanotecnología e-mail: [email protected]


Nuevos recubrimientos: Materiales para aguantar condiciones extremas.

Sensorización: determinación de contaminantes biológicos fundamentales.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: nanoplástico.







Sensorización.


ASCAMM


Dirección: Parc Tecnològic del Vallès Av. Universitat Autònoma, 23 08290 Cerdanyola del Vallès (Barcelona) Tel.: +34 935 944 700 Fax: +34 935 801 102 www.ascamm.com

Contacto: Dr. Claudio Roscini Coordinador de proyectos e-mail: [email protected]









Sensorización.


CIDETEC

Dirección: Paseo Miramón, 196 20009 Donostia-San Sebastián Tel.: +34 943 309 022 Fax: +34 943 309 136 www.cidetec.es

Contacto: Dr. Hans-Jürgen Grande Director Técnico [email protected]


Ninguna.





Sensorización.



CNBSS

Dirección: Catalan Institute of Nanotechnology (ICN) Campus UAB 08193 Bellaterra (Barcelona) www.cnbss.eu/

Contacto: Vincent Jamier [email protected]


Nuevos recubrimientos: tienen una spin-off de tecnología de recubrimiento de cristales que se oscurecen con la luz (en fase de comercialización)

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: utilizando grafeno.





Sensorización.


CTAG

Dirección: P.I. A Granxa, p.249-250. E36400 – O Porriño (Pontevedra) España Tel: +34 986 900 300 www.ctag.com

Contacto: Alberto Tielas Macia Jefe de CTAG – Grupo de Nuevos

Materiales e-mail: [email protected]




Sensorización: Plástico botones sensoriales.






Sensorización.


GAIKER

Dirección: Technological Center, Edif. 202 48170-Zamudio-España Tel.: + 34 94 600 23 23 Fax: + 34 94 600 23 24 www.gaiker.es

Contacto: Ana Echeberria e-mail: [email protected]


Nuevos materiales conductores de calor: en el ámbito de los materiales poliméricos.

Nuevos recubrimientos: recubrimientos de poliuretano con elevadas prestaciones al rayado.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: formulaciones de polímeros (epoxi, vinilester) reforzados con fibra.







INNOVARCILLA

Dirección: Polígono Industrial el Cruce. C/ Los

Alamillos, 25 23710, Bailén, Jaén Tel.: +34953678559 Fax: +34953678560 www.innovarcilla.es/

Contacto: Francisco Martínez Técnico e-mail: [email protected]


Ninguna.







Sensorización.

ITA

Dirección: C/ María de Luna, 7 50018 – Zaragoza (España) Tel.: (+34) 976 010000 www.ita.es

Contacto: Javier Orús Responsable de la línea de

investigación de actuadores inteligentes. e-mail: [email protected]






ITMA

Dirección: Fundación ITMA Parque Tecnológico de Asturias 33428 – Llanera (Asturias) Tel.: +34 985129120 Fax: +34 985 265 574 www.itma.es/

Contacto: David Gómez e-mail: [email protected]



Nuevos materiales refractarios al flujo de calor, nanomateriales de carbono.









Sensorización.


LEiTAT

Dirección: C/ de la Innovació, 2 08225, Terrassa (Barcelona) Tel: +34 93 788 23 00 Fax: +34 93 789 19 06 www.leitat.org/

Contacto: Laurent Aubouy R&D Director [email protected]



Nuevos materiales refractarios al flujo de calor: materiales poliméricos.

Nuevos recubrimientos: pintura refractaria.






Sensorización.


TECNALIA

Dirección: Parque Tecnológico de San Sebastián -

Paseo Mikeletegi, 2. E 20009 San Sebastián Tel: +34 902.760.000 Fax: +34901.706.009 www.tecnalia.com

Contacto: Dr. Lorena M. Callejo División de Industria y Transporte. e-mail: [email protected]


Nuevos recubrimientos: nanorecubrimientos fotocatalíticos.









Sensorización.


TEKNIKER


Dirección: Iñaki Goenaga, 5. Polo Tecnológico de Eibar, Parque

Tecnológico Gipuzkoa 20600, Eibar - Gipuzkoa Tel.: 943 20 67 44 www.tekniker.es/

Contacto: Sabino Azcarate Leturia [email protected] 607180533








Sensorización.



GRUPOS DE UNIVERSIDADES

DIOPMA

Dirección: Faculty of Chemistry c/ Martí I Franquès 1, Dpt. Material

Science & Metallurgical Engineering, 7 floor 08028

Tel.: +34934021316 Fax: +34934035438 www.diopma.org

Contacto: Mercè Segarra Profesora asociada e-mail: [email protected]


Ninguna




INA

Dirección: Universidad de Zaragoza Edificio I+D Campus Río Ebro C/ Mariano Esquillor, s/n 50018 Zaragoza (España) http://ina.unizar.es

Contacto: José Antonio Romero García Director de Transferencia de Tecnología e-mail: [email protected]


Ninguna.









Sensorización.


INNANOMAT, UNIVERSIDAD DE CÁDIZ

Dirección: Dep. de Ciencia de los Materiales E I. M. y Q. Inorgánica -Facultad de

Ciencias Campus Río San Pedro 11510 Puerto Real (Cádiz) España Tel.: +34 956 01 2736 Fax: + 34 956 01 6288 www.mse.com.es

Contacto: Prof. Sergio I. Molina Profesor. Jefe de Grupo de

Investigación e-mail: [email protected]




Nuevos materiales conductores de calor: utilizando grafeno.

Nuevos recubrimientos. Son expertos en materiales superficiales con nanotecnología.

Sustitución de materiales metálicos por polímeros reforzados con nanoaditivos: gran experiencia en este campo (varias patentes sin especificar).







Sensorización.



ICMUV, UNIVERSIDAD DE VALENCIA

Dirección: Instituto de Ciencia de los Materiales Universidad de Valencia Catedrático José Beltrán, 2 46980 Paterna (Valencia), España Tel.: +34963544793 Fax: +34 963543633 www.uv.es/umdo

Contacto: Fernando Sapiña Navarro Profesor. Jefe de Grupo de

Investigación e-mail: [email protected] Tel.: 963543626


Pueden sintetizar cualquier tipo de nanomaterial, pero no se dedican a darle la aplicación final.








Sensorización.


M4 – ICMA

Dirección: c/ Pedro Cerbuna, 12 50009 Zaragoza www.unizar.es/m4 +34 976 76 1227

Contacto: Proyect manager Emma Lythgoe [email protected]







Sensorización: termómetro molecular.


Cuentan con una plataforma nanométrica multifuncional.






Sensorización.


UNIVERSIDAD DE BURGOS

Dirección: Edificio I+D+I Plaza Misael Bañuelos s/n 09001 Burgos (España) Tel.: 947 259062 / 661974185

Contacto: Dr. Santiago Cuesta López Profesor. Jefe de Grupo de

Investigación e-mail: [email protected]


Ninguna.







Sensorización.



ISOM, UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID

Dirección: Ciudad Universitaria s/n, Madrid Tel +34 91 336 7315 Fax +34 91 336 6832 www.isom.upm.es

Contacto: Enrique Calleja Pardo [email protected] 913367315


Ninguna


Sensorización.



Anexo III: Bibliografía

ABDUL-WAHAB, S. A., AL-ALAWI, S. M. & EL-ZAWAHRY, A. 2002. Patterns of SO2

emissions: A refinery case study. Environmental Modelling and Software, 17, 563-570. AFAR 2013. Plan estratégico del sector de la refrigeración y la climatización de

Andalucía. AFAR. AHAMED, J. U., SAIDUR, R. & MASJUKI, H. H. 2011. A review on exergy analysis of

vapor compression refrigeration system. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 1593-1600.

AKRAM, D., SHARMIN, E. & AHMAD, S. 2012. Biohybrid silver nanocomposites as antimicrobial corrosion protective coating materials. NACE - International Corrosion Conference Series.

ALAM, M., SINGH, H. & LIMBACHIYA, M. C. 2011. Vacuum Insulation Panels (VIPs) for building construction industry – A review of the contemporary developments and future directions. Applied Energy, 88, 3592-3602.

ALHAZOV, D. & ZUSSMAN, E. 2012. Study of the energy absorption capabilities of laminated glass using carbon nanotubes. Composites Science and Technology, 72, 681-687.

ALVENTOSA-DELARA, E., BARREDO-DAMAS, S., ALCAINA-MIRANDA, M. I. & IBORRA-CLAR, M. I. 2012. Ultrafiltration technology with a ceramic membrane for reactive dye removal: Optimization of membrane performance. Journal of Hazardous Materials, 209-210, 492-500.

ALVENTOSA-DELARA, E., BARREDO-DAMAS, S., ZURIAGA-AGUSTÍ, E., ALCAINA-MIRANDA, M. I. & IBORRA-CLAR, M. I. 2014. Ultrafiltration ceramic membrane performance during the treatment of model solutions containing dye and salt. Separation and Purification Technology, 129, 96-105.

AMIGONI, S., GIVENCHY DE, E. T., DUFAY, M. & GUITTARD, F. 2009. Covalent layer-by-layer assembled superhydrophobic organic-inorganic hybrid films. Langmuir, 25, 11073-11077.

AN, K. H., JEONG, S. Y., HWANG, H. R. & LEE, Y. H. 2004. Enhanced sensitivity of a gas sensor incorporating single-walled carbon nanotube-polypyrrole nanocomposites. Advanced Materials, 16, 1005-1009.

ANDREATTA, F., PAUSSA, L., LANZUTTI, A., ROSERO NAVARRO, N. C., APARICIO, M., CASTRO, Y., DURAN, A., ONDRATSCHEK, D. & FEDRIZZI, L. 2011. Development and industrial scale-up of ZrO2 coatings and hybrid organic-inorganic coatings used as pre-treatments before painting aluminium alloys. Progress in Organic Coatings, 72, 3-14.

ANTONOVIČ, V., PUNDIENE, I., STONYS, R., ČESNIENE, J. & KERIENE, J. 2010. A review of the possible applications of nanotechnology in refractory concrete. Journal of Civil Engineering and Management, 16, 595-602.

AOUNI, A., FERSI, C., CUARTAS-URIBE, B., BES-PÍA, A., ALCAINA-MIRANDA, M. I. & DHAHBI, M. 2012. Reactive dyes rejection and textile effluent treatment study using ultrafiltration and nanofiltration processes. Desalination, 297, 87-96.

ARAI, T. & FURUYA, M. Effect of nanofluid on the film boiling behavior at vapor film collapse. International Conference on Nuclear Engineering, Proceedings, ICONE, 2009. 633-638.

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